HPMo-SiO2@NH2固相萃取-火焰原子吸收聯(lián)用檢測食物樣品中痕量鉛

王華文，周　程，吳一微

(湖北師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖北 黃石　435002)

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HPMo-SiO2@NH2固相萃取-火焰原子吸收聯(lián)用檢測食物樣品中痕量鉛

王華文，周程，吳一微

(湖北師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖北 黃石435002)

以功能化材料HPMo-SiO2@NH2為固相萃取劑，探究了其對鉛的吸附性能，建立了HPMo-SiO2@NH2固相萃取-火焰原子吸收光譜法(FAAS)測定痕量鉛的新方法。結(jié)果表明：在pH 4.0的條件下，HPMo-SiO2@NH2對Pb2+能選擇性地定量吸附，富集倍數(shù)達到50倍，在最佳條件下，方法對鉛的檢測限(3σ)為1.1 μg ·L-1.所建立的新方法成功地用于食物樣品中痕量的鉛檢測，加標(biāo)回收率為93.5%～104%.

功能化材料HPMo-SiO2@NH2；固相萃?。换鹧嬖游眨汇U

0　引言

隨著工業(yè)發(fā)展，鉛及其化合物不可避免地進入機體，會對神經(jīng)、造血、消化、腎臟、心血管和內(nèi)分泌等多個系統(tǒng)造成危害，若含量過高則會引起鉛中毒。世界健康組織規(guī)定飲用水中鉛的含量不能高于10.0 μg ·L-1[1]。因此建立高靈敏的方法來檢測痕量鉛十分必要。

目前，鉛的檢測方法主要有原子吸收法[2]，原子發(fā)射法[3]等，其中，原子吸收法由于檢測靈敏且維護費用低而被廣泛使用。然而，原子吸收法在實際樣品檢測中，由于實際樣品中鉛的含量較低且存在復(fù)雜基質(zhì)的干擾而不能直接檢測。為克服這些不足，常常需要采取一些樣品前處理措施[4～9]，如：膜過濾[4]、離子交換[5]、電沉積[6]、共沉淀[7]、分散液液微萃取[8]和固相萃取(SPE)[9]等。在這些方法中，由于固相萃取具有成本低，效率高，簡單易操作，富集倍數(shù)高等優(yōu)點，被廣泛使用。

本工作采用自制的HPMo-SiO2@NH2材料作為固相萃取劑，并探討其對重金屬離子Pb2+在不同條件下的吸附洗脫情況，通過火焰原子吸收進行檢測，建立了固相萃取-火焰原子吸收聯(lián)用測定食物中痕量鉛的新方法。

1　實驗部分

1.1儀器

AA-6200火焰原子吸收分光光度計(日本島津)(火焰：空氣乙炔焰)(乙炔∶空氣=2.0∶8.0 L·min-1)；波長：217 nm；燈電流：6 mA；燃燒器高度：8 mm；狹縫寬度：0.7 nm.PHS-3C型精密pH計(上海雷磁儀器廠)，AG245電子天平(瑞士梅特利)，SHZ-(Ⅲ)A循環(huán)水式真空泵(鞏義市英峪予華儀器廠)，移液槍(上海求精)，F(xiàn)I-IR5700拉曼紅外光譜儀(美國尼高力公司)，80-1型離心機(常州國華，江蘇，中國)。

1.2試劑

正硅酸四乙酯(國藥集團化學(xué)試劑有限公司)，磷鉬酸(分析純，上海西格瑪試劑公司)，其他所用試劑均為分析純。1.0 mg·mL-1Pb2+儲備液的制備：將Pb(NO3)2溶于1%的HNO3中。HPMo-SiO2@NH2材料：參照文獻[10，11]合成。實驗所用緩沖體系為B-R緩沖，所用水是二次去離子水。

1.3固相萃取微柱的準(zhǔn)備

準(zhǔn)確稱取20.0 mg HPMo-SiO2@NH2材料裝入到聚四氟乙烯的微柱中，用新鮮的脫脂棉將柱子的兩端封口以防止材料隨溶液流出，每次進樣前都用相應(yīng)的pH的B-R緩沖溶液平衡填料柱。

1.4樣品的準(zhǔn)備

將燕麥片、黑米、薏仁米、黑豆，洗凈，晾干，充分切碎混勻，分別準(zhǔn)確稱取2.0 g于瓷坩堝中，加入1.0 mL磷酸溶液(1∶10，V/V)，小火炭化，然后移入到馬弗爐中，500 ℃灰化2 h，取出坩堝，放冷后再加少量的硝酸+高氯酸(9∶1, V/V)。小火加熱近干，待坩堝稍冷，加入1.0 mL 鹽酸溶解，用0.45 μm濾膜過濾后，用相應(yīng)的B-R緩沖溶液定容至50 mL，備用。

1.5實驗過程

用B-R緩沖溶液調(diào)節(jié)待測液至合適的pH, 并以一定的流速流經(jīng)裝有材料的微柱，被吸附的金屬離子用一定體積的洗脫劑進行定量洗脫，之后用FAAS進行分析檢測。

2　結(jié)果與討論

2.1pH的影響

pH對HPMo-SiO2@NH2材料吸附重金屬離子起著關(guān)鍵的影響。實驗考察了在B-R緩沖介質(zhì)下，材料對Pb2+、Cr3+、Cu2+三種金屬在不同pH 2.0～9.0的吸附率。如圖1所示，當(dāng) pH=4.0 時，Pb2+能達到定量吸附，而對其它兩種金屬離子不能定量吸附。因此，本實驗選擇pH =4.0 作為分離富集Pb2+的最佳值。

圖1　pH對材料HPMo-SiO2@NH2吸附Pb2+、Cr3+、Cu2+(4.0 μg·mL-1)的影響。

2.2吸附流速的影響

吸附流速影響著一定濃度的目標(biāo)物質(zhì)在吸附劑上的吸附速度，為了在最短的時間內(nèi)獲得最佳的吸附效果，本實驗在最佳pH條件下，考察了不同吸附流速對吸附率的影響。結(jié)果如圖2，在吸附流速為0.5～5.0 mL·min-1，金屬離子Pb2+都能達到90.0%以上的吸附率。為了確保Pb2+能被定量吸附在材料上，因此，選擇3.0 mL·min-1作為最佳吸附流速。

2.3洗脫條件的影響

為了將吸附在材料上的Pb2+定量的洗脫下來，實驗考察了多種不同濃度的洗脫劑HCl (0.5～3.0 mol·L-1), HNO3(0.5～3.0 mol·L-1), EDTA (5.0～20.0 g·L-1)和HCl (0.1 mol·L-1)-H2NCSNH2(5.0～20.0 g·L-1)對洗脫效果的影響。實驗結(jié)果表明1.0 mol·L-1HCl的洗脫效果最佳，因此，選用1.0 mol·L-1HCl作為最終洗脫劑。

圖2　吸附流速對吸附率的影響

為了得到較高的富集倍數(shù)，保證達到定量洗脫時洗脫劑的體積必須盡可能的小。實驗考察了不同體積的洗脫劑1.0 mol·L-1HCl對洗脫率的影響，結(jié)果表明(圖3)，最佳洗脫體積為2.0 mL.本實驗還考察了洗脫流速的影響。結(jié)果表明，在洗脫流速0.5～5.0 mL·min-1均能定量洗脫，考慮到最佳洗脫效果，選擇洗脫流速為3.0 mL·min-1.

圖3　不同體積的HCl對洗脫的影響

2.4樣品體積的影響

為了評估材料對鉛的富集能力，固定Pb2+量為20.0 μg，在最佳條件下，分別考察了樣品體積為10.0 mL、25.0 mL、50.0 mL、75.0 mL、100 mL、150 mL對鉛的回收率的影響。實驗結(jié)果表明，在樣品體積達到100 mL時均能達到定量洗脫，由于洗脫體積為2.0 mL，故方法的富集倍數(shù)達到50倍。

2.5飽和吸附容量的測定

飽和吸附容量是評價材料吸附性能的重要指標(biāo)之一，它決定了材料從給定溶液中吸附被分析物質(zhì)鉛的量。在最佳條件下，固定材料的量為20.0 mg, 考察了Pb2+的濃度為10.0～ 250.0 μg·mL-1的吸附情況，結(jié)果表明，HPMo-SiO2@NH2對Pb2+的飽和吸附容量達到44.2 mg·g-1.

2.6干擾離子的影響

在實際樣品中常常存在著一些干擾離子，為了評估所建方法的抗干擾能力，在最佳條件下，考察了不同量的干擾離子對 4.0 μg·mL-1Pb2+回收率的影響，結(jié)果如表1所示。由表1可知，常見的離子K+、Na+、Al3+、Ca2+、SO42-、CO32-、NO3-、Cl-對材料吸附Pb2+的無明顯影響，表明該方法抗干擾能力強。

2.7材料的再生性能

材料循環(huán)利用是評價材料性能的又一重要指標(biāo)。實驗中在優(yōu)化好的吸附洗脫條件下，對材料進行多次循環(huán)使用。結(jié)果表明，材料在重復(fù)利用10次后，仍能達到定量吸附洗脫，證明該材料再生性能良好。

表1　共存離子對材料吸附鉛的影響

a)Concentration ratio of the interfering ions to the analyte.

b)Recovery of the analyte.

2.8 性能分析

在最佳條件下，該方法的富集倍數(shù)為50，最低檢測限LOD為1.1 ng·mL-1，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為2.1%(n=11,C=2.0 ng·mL-1)。表2比較了本法與文獻報道的性能分析情況，由表2可知，現(xiàn)對比一些文獻方法，本法具有更低的檢測限和更高的富集倍數(shù)[13～16]。

表2　 本法與文獻方法測定鉛的比較情況

a)Enrichment Factor

2.9應(yīng)用研究

在優(yōu)化好的條件下，本法對燕麥片、黑米、薏仁米、黑豆等樣品中的Pb2+進行了檢測分析，其測定結(jié)果與加標(biāo)回收情況見表3.從表3中可知，鉛的回收率在93.5%～104%之間，結(jié)果令人滿意。

表3　實際樣品的檢測結(jié)果

a) for four determination; b) not detected

3　結(jié)論

本實驗建立了一種以HPMo-SiO2@NH2為固相萃取材料，與火焰原子吸收聯(lián)用檢測食物樣品中痕量鉛的新方法。相比于一些文獻方法，具有更低的檢測限和更高的富集倍數(shù)。該方法用于食物中痕量的鉛的檢測，加標(biāo)回收率為93.5%～104%，結(jié)果令人滿意。

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Determination of trace lead in food samples by FAAS and HPMo-SiO2@NH2solid phase extraction

WANG Hua-wen,ZHOU Cheng,WU Yi-wei

(Chemistry and Chemical Engineering,Hubei Normal University,Huangshi435002,China)

Functionalized materials HPMo-SiO2@NH2was employed in studying the adsorptive behaviors of Pb2+in food samples prior to determination by flame atomic absorption spectrometry (FAAS). At pH 4.0, HPMo-SiO2@NH2was selective towards Pb2+. Under the optimum condition, the detection limit (3σ) of Pb2+was 1.1 μg·L-1with an enrichment factor of 50. The proposed method has been successfully applied for Pb2+determination in food samples with recoveries of 93.5%～104%.

functionalized materials HPMo-SiO2@NH2; separation and preconcentration; flame atomic absorption spectrometry; Pb2+

2016—03—21

湖北省教育廳重點基金(D20130501)

王華文(1989—)，男，湖北黃梅人，碩士生，研究方向為分離分析技術(shù).

通訊聯(lián)系人：吳一微(1971—)，女，教授，

O658.2

A

1009-2714(2016)02- 0094- 06

10.3969/j.issn.1009-2714.2016.02.021