微型液相萃取—原子光谱联用技术在元素形态分析中的应用研究

【摘要】元素物理化学特性、生物可利用性及迁移转化特征不仅与其总量相关,而且与其化学形态密切相关。因此,元素形态分析比仅仅测定元素总量更有意义。原子光谱技术是痕量元素分析检测手段之一,但它只测定元素总量而无法识别元素形态。故辅以适当分离／富集方法的原子光谱分析技术能有效地应用于元素形态分析中。液相萃取是常用的分离／富集方法之一。其中,液相微萃取(LPME)和浊点萃取(CPE)作为新型的微型化液相萃取技术,具有操作简便、成本经济、安全环保、萃取效率高以及便于与其他仪器联用等优点。将微型液相萃取与原子光谱法结合,可以实现对复杂样品中痕量或超痕量元素形态的分离分析。本论文研究目的是,建立微型液相萃取与原子光谱联用技术元素形态分析新方法,并将其应用于水样和茶叶等样品中有关元素的形态分析。其主要内容包括：(1)以ETAAS为检测手段,探索直接悬浮单滴微萃取选择性分离富集Cr(III)/Cr(VI)的条件,考察影响Cr(Ⅲ)萃取效率的各因素,如溶液pH值、萃取剂及用量、螯合剂8-羟基喹啉浓度、萃取温度、搅拌速率和时间等。在最佳条件下,本方法得到Cr(Ⅲ)检出限(3σ)为0.03ngmL-1,相对标准偏差4.7%(C=1.0ngmL-1,n=5),线性范围为0.10-2.0ngmL-1。此方法成功地测定井水和自来水样品中Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ),两者加标回收率分别在90.0%-110.0%和93.3%-114.0%范围内。(2)研究以1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[C8MIM][PF6]为萃取剂的分散液-液微萃取体系,与FAAS联用测定环境水样中Cr(Ⅲ)和Cr(VI).Cr(III)Cr(Ⅵ)能与乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)形成疏水性螫合物,Cr(Ⅵ)和总铬分别在pH为5.0和6.5时能被[C8MM][PF6]萃取。Cr(Ⅲ)含量由总铬和Cr(Ⅵ)含量的差值所得。考察影响分散液相微萃取的各种因素,如溶液pH值、萃取剂及用量、分散剂种类及用量、DDTC浓度、萃取温度及时间等。本方法得到Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)检出限(3σ)分别为1.0ngmL-1和0.68ngmL”1,相对标准偏差(RSD)分别为3.3%和4.0%(C=80.0ngmL-1,n=5),线性范围分别为5.0-200ngmL-1和5.0-800ngmL-1.本法成功地测定自来水、纯净水和湖水样品中Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ),两者回收率分别在91.3%-108.6%和91.2%-108.0%之间。(3)利用1,3-二丁基咪唑六氟磷酸盐([BBM][PF6])为萃取剂的分散液相微萃取技术,结合FAAS测定茶叶样品中锰形态。Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)能与1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮(PMBP)形成疏水性螯合物,Mn(Ⅱ)和总锰分别在pH为10.0和7.0时能被[BBIM][PF6]萃取。Mn(Ⅶ)含量由总锰和Mn(Ⅱ)含量的差值所得。考察了溶液pH值、萃取剂体积、分散剂种类及用量、PMBP浓度、萃取温度及时间等对分散液相微萃取的影响。该方法对Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)检出限(3σ)分别为0.26ngmL-1和1.86ngmL-1;相对标准偏差(RSD)分别是2.6%和4.8%(C=25.0ngmL-1,n=6);线性范围分别在2.0-300ngmL-1和5.0-400ngmL-1之间。该法用于茶叶标准样品GBW08513和不同产地茶叶样品中Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)的测定,结果令人满意。(4)建立一种简单、灵敏、有效的超声辅助乳化-悬浮固化溶剂微萃取(USE-SFODME)与ETAAS联用用于环境样品中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)形态分析方法。在pH为9.0时,Sb(Ⅲ)通过与DDTC形成稳定的疏水性络合物后能被1-十一醇萃取,而Sb(Ⅴ)留在水相中。Sb(Ⅴ)被L-半胱氨酸还原为Sb(Ⅲ)后,分别测定样品中总锑和Sb(Ⅲ),利用两者差值得到Sb(Ⅴ)含量。实验研究了溶液pH、萃取剂类型及用量、DDTC浓度、超声时间和萃取温度等因素对Sb(Ⅲ)萃取效果影响。本方法测定Sb(Ⅲ)检出限(3σ)和相对标准偏差(RSD)分别为9.9ngL-1和4.5%(C=1.0ngmL-1,N=9);线性范围为0.05-10.0ngmL-1.将该方法成功用于环境标准样品(GSB07-1376-2001,GBW07441)和实际样品(土壤和水样)中锑形态分析。(5)基于非离子表面活性剂TritonX-114和螯合剂吡咯烷二硫代氨基甲酸铵(APDC)的浊点萃取体系,建立双浊点萃取-电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)分析无机形态As(Ⅲ)和As(V)的方法。在该方法中,表面活性剂富胶束相中As(Ⅲ)-APDC疏水性络合物经过HN03溶液(2.0molL”1)浊点反萃取后再用ICP-OES测定,避免了表面活性剂等对As(Ⅲ)测定干扰。在最优实验条件下,此方法对As(Ⅲ)检出限(3σ)为0.72ngmL-1,相对标准偏差(RSD)为3.5%(C=10.0ngmL-1,n=5).该方法测定标准环境水样和雪水样品中无机砷形态,加标回收率在88.0%-98.0%。
【作者】温圣平；
【导师】朱霞石；
【作者基本信息】扬州大学，分析化学，2014，博士
【关键词】元素形态分析；原子吸收光谱；电感耦合等离子体发射光谱；液相微萃取；双浊点萃取；

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