分散液液微萃取-分光光度法測(cè)定水中痕量銅

徐鑒，邵陽(yáng)，張翠玲

(南京曉莊學(xué)院 生物化工與環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 南京 211171)

微量元素銅是動(dòng)植物和人體內(nèi)的主要微量營(yíng)養(yǎng)元素之一［1］，參與了體內(nèi)多種代謝。但如果攝取量過(guò)多就會(huì)引發(fā)多種疾病［2］。隨著工業(yè)化的日益發(fā)展，環(huán)境中的銅污染變得更加嚴(yán)重。因此，研究準(zhǔn)確測(cè)定環(huán)境中痕量銅的方法具有重要意義。目前測(cè)定銅的分析方法主要有分光光度法［3］、原子吸收光譜法［4］、電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法［5］、電化學(xué)法［6］等。Assadi 等［7］報(bào)道了分散液液微萃取(DLLME)，該方法集采樣、萃取和濃縮于一體，操作簡(jiǎn)便、快速、成本低、對(duì)環(huán)境污染小且富集效率高。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

Cu(NO3)2·3H2O，優(yōu)級(jí)純;鹽酸羥胺、新銅試劑(2，9-二甲基-1，10-菲羅啉)、甲醇、醋酸-醋酸鈉緩沖溶液均為分析純;實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

UV2450 型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì);AUY120 型電子天平;CT14D 型高速離心機(jī);PHS-3C 型精密pH計(jì)。

1.2 溶液制備

1.2.1 1.0 mg/mL 銅(Ⅱ)標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液 準(zhǔn)確稱取優(yōu)級(jí)純Cu(NO3)2·3H2O 3.801 9 g 溶于水，移入1 000 mL 容量瓶中，搖勻，以水定容。

1.2.2 0. 1 mmol/mL 鹽酸羥胺溶液 準(zhǔn)確稱取0.694 9 g 鹽酸羥胺溶于100 mL 水中。

1.2.3 0.1 mmol/mL 新銅試劑溶液(2，9-二甲基-1，10-菲羅啉)(螯合劑) 準(zhǔn)確稱取2.082 6 g 新銅試劑溶于100 mL 甲醇中。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確移取5 mL 濃度為100 μg/L 的Cu2+溶液于20 mL 的具塞離心管中，加入緩沖溶液調(diào)節(jié)溶液pH=6，再加入1 mL 的0.1 mmol/mL 鹽酸羥胺溶液，反應(yīng)5 min 后，此時(shí)溶液中的Cu2+被還原成Cu+。此時(shí)再向溶液中加入1 mL 的0.1 mmol/mL新銅試劑溶液，搖勻，靜止3 min。加入1 mL 的乙腈后用微量進(jìn)樣器快速注入100 μL 氯仿，劇烈振蕩2 min，得到均勻的乳濁液，3 000 r/min 離心3 min后，將有機(jī)相沉淀全部轉(zhuǎn)移到刻度離心管中，加入甲醇，稀釋至5 mL，混勻后，置于石英比色皿中，以空白試劑為參比，在430 nm 處測(cè)定其吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 吸收光譜

按實(shí)驗(yàn)方法，在300 ～600 nm 范圍內(nèi)掃描溶液的吸收光譜，見(jiàn)圖1。

圖1 銅-新銅試劑配合物的吸收光譜Fig.1 Absorption spectra of Cu-neocuproine complex

由圖1 可知，銅絡(luò)合物最大吸收峰位于430 nm處，試劑空白不干擾測(cè)定，故選擇430 nm 為測(cè)定波長(zhǎng)。

2.2 萃取劑的選擇

萃取劑的選擇是影響DLLME 萃取效率的一個(gè)關(guān)鍵因素。萃取溶劑必須滿足以下3 個(gè)條件:①具有比水更大的密度，以便通過(guò)離心的方式把水溶液與萃取溶劑分離;②對(duì)待測(cè)物具有比水更大的溶解度，以保證取得良好的萃取效率;③當(dāng)萃取劑注入水溶液時(shí)，能形成含有分散劑的微小液滴混濁溶液。按照實(shí)驗(yàn)方法考察了氯仿、四氯化碳、氯苯、溴苯等溶劑對(duì)萃取效率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氯仿的萃取效率最高。因此，本實(shí)驗(yàn)選擇氯仿作為萃取劑。

2.3 萃取劑的用量

在保證萃取完全的前提下，盡可能減少相體積比，可以提高萃取效率和富集能力。按照實(shí)驗(yàn)方法考察了氯仿體積從50 μL 到150 μL(間隔10 μL)對(duì)吸光度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)氯仿的體積為100 μL 時(shí)，吸光度達(dá)到最大且保持穩(wěn)定，故最終選擇萃取劑的體積為100 μL。

2.4 分散劑的選擇

分散劑的選擇是影響DLLME 萃取效率的另一個(gè)關(guān)鍵因素。要求分散劑不僅在萃取溶劑中有良好的溶解性而且還能與水互溶，使萃取溶劑在水相中分散成細(xì)小的液滴，增大其與待測(cè)物的接觸面積，從而提高萃取效率。按照實(shí)驗(yàn)方法，考察了甲醇、乙醇、丙酮、乙腈等分散劑，當(dāng)選擇甲醇和乙醇作為分散劑時(shí)對(duì)氯仿在水中不能形成較為穩(wěn)定的乳濁液，而丙酮和乙腈則可以形成穩(wěn)定的乳濁液，其中以乙腈為分散劑時(shí)所形成的乳濁液更為明顯，富集倍數(shù)更高。因此，本實(shí)驗(yàn)選擇乙腈為分散劑。

2.5 分散劑的用量

按照實(shí)驗(yàn)方法考察了分散劑乙腈體積從0.5 mL 到1.5 mL(間隔0.1 mL)對(duì)吸光度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)乙腈的體積為1.0 mL 時(shí)，吸光度最大且保持穩(wěn)定。這是因?yàn)橐译嬗昧啃r(shí)，萃取劑不能很好的分散在水相中，導(dǎo)致萃取效率低;當(dāng)乙腈用量較大時(shí)，被測(cè)組分在水中的溶解度增大，分析物不易被萃取劑富集而使萃取效率降低。故最終選擇分散劑體積為1.0 mL。

2.6 螯合劑的用量

螯合劑的主要作用是與金屬離子形成穩(wěn)定的疏水性配合物，使金屬離子萃取到有機(jī)相中。按照實(shí)驗(yàn)方法考察了濃度為0.1 mmol/mL 新銅試劑體積從0.5 mL 到1.5 mL(間隔0.1 mL)對(duì)吸光度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)新銅試劑的體積為1.0 mL時(shí)，吸光度達(dá)到最大且保持穩(wěn)定，故最終選擇濃度為0.1 mmol/mL 新銅試劑體積為1.0 mL。

2.7 pH 值及緩沖溶液用量的影響

溶液的pH 值影響疏水性配合物的形成，從而影響萃取效率。按照實(shí)驗(yàn)方法，考察了pH 在4 ～8范圍內(nèi)吸光度的變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)pH=6 時(shí)吸光度可達(dá)最大值且穩(wěn)定。本實(shí)驗(yàn)選用pH =6醋酸-醋酸鈉緩沖溶液。

實(shí)驗(yàn)了不同體積pH =6 的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液對(duì)Cu2+萃取的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，pH =6 的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液的最佳用量為0.5 ～1. 0 mL。本實(shí)驗(yàn)選用醋酸-醋酸鈉緩沖溶液1.0 mL。

2.8 鹽濃度的影響

按照實(shí)驗(yàn)方法考察了離子強(qiáng)度對(duì)萃取效率的影響。在水相中加入不同濃度的NaCl 溶液(0 ～5%)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著鹽濃度的增加，體系的吸光度無(wú)明顯變化。故本實(shí)驗(yàn)選擇不加鹽。

2.9 萃取時(shí)間的影響

在DLLME 過(guò)程中，萃取時(shí)間是指在水相中加入分散劑和萃取劑后到開(kāi)始離心之前的這段時(shí)間間隔。按照實(shí)驗(yàn)方法考察了1 ～5 min 時(shí)間范圍內(nèi)對(duì)萃取效率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，萃取時(shí)間為2 min時(shí)吸光度可達(dá)最大值，所需萃取時(shí)間很短，這是因?yàn)槿芤盒纬扇闈嵋褐筝腿∪軇┍痪鶆虻姆稚⒃谒嘀?，與待測(cè)物接觸面積大，待測(cè)物由水相轉(zhuǎn)移到有機(jī)相并且迅速地達(dá)到兩相平衡。故本實(shí)驗(yàn)選擇萃取時(shí)間為2 min。

2.10 共存離子的影響

按實(shí)驗(yàn)方法考察了實(shí)際樣品中可能存在的離子對(duì)銅離子測(cè)定的影響。對(duì)100 μg/L 的Cu2+標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，當(dāng)相對(duì)誤差不超過(guò)±5%時(shí)，下列共存物質(zhì)不干擾測(cè)定:Li+、Na+、K+(100 mg/L);Ca2+、Mg2+、Pb2+、Sn2+、Mn2+(70 mg/L);Fe3+、Ag+、Ba2+(50 mg/L);Zn2+、Co2+、Ni2+、Cd2+(20 mg/L)?？梢?jiàn)體系對(duì)銅離子檢測(cè)具有很高的選擇性。

2.11 工作曲線、檢出限和精密度

配制一系列銅離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，按實(shí)驗(yàn)方法，在430 nm 處測(cè)定其吸光度。結(jié)果表明，銅離子濃度在1.0 ～200 μg/L 范圍內(nèi)與吸光度呈良好的線性關(guān)系，線 性 回 歸 方程 為A = 0. 003 2 + 0. 043 6C(μg/L)，相關(guān)系數(shù)r =0.998 4。由11 次空白測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差的3 倍除以工作曲線的斜率，求得本方法檢出限為0.35 μg/L。對(duì)含有100 μg/L 的銅離子標(biāo)準(zhǔn)溶液平行萃取測(cè)定11 次，測(cè)定結(jié)果的RSD 為3.42%。

2.12 樣品分析

按實(shí)驗(yàn)方法檢測(cè)了自來(lái)水、河水和工業(yè)廢水中的銅離子。對(duì)樣品平行測(cè)定5 次，樣品的加標(biāo)回收率在96.2% ～101.7%，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 實(shí)際水樣的測(cè)定結(jié)果及加標(biāo)回收率Table 1 The determination results and spike recovery of real water

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)建立了以氯仿為萃取劑，乙腈為分散劑，新銅試劑為螯合劑的分散液液微萃取方法，將該方法與發(fā)光光度法聯(lián)用測(cè)定水中的痕量銅。該方法集采樣、萃取和濃縮于一體，具有操作簡(jiǎn)單、快速、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種實(shí)際水樣中痕量銅的測(cè)定。

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