（分析化学专业论文）浊点萃取高效液相色谱法测定金属离子的研究.pdf

浙江大裳硕士掌位论文 浊点苹取- 高效液相色谱法测定金属离子的研究 摘要：本论文在查阅和分析了大量文献资料的基础上，从分离和富集痕 量铁、钴、镍、铜的方法入手，提出了以t a n 及5 - b r - p a d a p 为衍生试剂 浊点萃取金属离子，并以高效液相色谱分离测定的新方法。通过实验证实了 所提出的方法的可行性，用于水样的测定，获得满意结果。本论文由四个章 节组成，第一章：前言。简要介绍了高效液相色谱法原理、浊点萃取技术， 对国内外研究者1 9 9 4 年以来高效液相色谱光度法测定金属离子方面的进展 做了较为详尽的评述。第二章：实验方案设计。依据前人研究基础，设计了 金属离子测定的两种实验方案。第三章：实验部分，共分成两部分。第一部 分讨论以t a n 为衍生试剂，用t r i t o nx 1 1 4 非离子表面活性剂浊点萃取富集 铁( i i ) 、钴( i i ) 、镍( i i ) 的各种条件，并于o d s 柱上，用内含4 5 m m o l l 1 十六烷基三甲基溴化铵( c t m a b ) 和0 0 3m o l l a p h 5 5 h a c - n a a c 缓冲溶 液的甲醇水溶液( 6 9 ：3 l ，v m 作流动相，检测波长为5 6 5 n m ，流速为 0 8 m l m i n ，发展了浊点萃取高效液相色谱法测定铁、钴、镍的新方法。 在选定条件下，大多数离子不干扰测定，方法灵敏度高，对铁、钴、镍的检 测限分别为0 2 ug l 一，0 , 4 ug l ，0 1ug l 。方法用于水样中铁( i i ) 、 钴( i i ) 、镍( i i ) 的测定，结果令人满意。第二部分讨论以5 - b r - p a d a p 为衍生试剂，用t r i t o nx 1 1 4 非离子表面活性剂浊点萃取富集铜( i i ) 、钴 ( i i ) 、镍( i i ) 的各种条件，并于o d s 柱上，用内含2 0 m m o l l 。1c t m a b 和5 m m o l l 1 p h 5 0 h a c - n a a c 缓冲溶液的甲醇乙腈水溶液( 6 7 ：8 ：2 5 ， v v ) 作流动相，流速为0 8 m l m i n 1 ，测定波长5 6 5 n m ，发展了浊点萃取- 高效液相色谱法测定铜、钴、镍的新方法。对铜、钻、镍的检测限分别为0 1 ug l 一，0 1ug l - 1 ，0 0 5pg l 一。方法可用于水样中钴( i i ) 、铜( i i ) 的测定。第四章：总结与展望。总结了两种方法的特点并提出了今后的发展 方向。 关键词：浊点萃取；高效液相色谱；铁；钴：镍；铜；l - ( 2 噻哗偶氮) 2 萘酚； 2 【( 5 - 溴一2 - 吡啶) - 偶氮】- 5 二乙氨基苯酚；t r i t o n x - 11 4 。 浙江大掌硕士学位论文 s e p a r a t i o na n dd e t e r m i n a t i o n o fm e t a lb y h p l ca f t e rc l o u dp o i n te x t r a c t i o n a b s t r a c t ：o nt h eb a s eo fc o n s u l t i n ga n da n a l y s i n ga b u n d a n tf i t e r a t u r e s ，a u t h o rs t a r t e d w i t hm e t h o do fs e p a r a t i o na n dp r e c o n c e n t r a t i o ni r o n ( i i ) ，c o b a l t ( i i ) ，c o p p e r ( i i ) a n d n i c k e l ( i i ) t w on e wm e t h o d so nd e t e r m i n a t i o no ft r a c em e t a lh a db e e np u tf o r w a r di n t h i sp a p e r o n ew a sd e t e r m i n a t i o no fi r o n ( i i ) ，c o b a l t ( i i ) a n dn i c k e l ( i i ) v v i t l l 口烈 c h e l a t e sb vh p l ca f t e rc l o u dp o i n te x t r a c t i o n t h eo t h e rw a sd e t e r m i n a t i o no f c o p p e r ( i i ) ，c o b a l t ( i i ) a n dn i c k e l ( i i ) 谢t l l5 - b r - p a d a pc h e l a t e sb yh p l ca f t e r c l o u dp o i n te x t r a c t i o n t h en e wm e t h o d sh a db e e na p p l i e dt ot h ed e t e r m i n a t i o no f t r a c em e t a li nw a t e rs a m p l e s 、航t l ls a t i s f a c t o r yr e s u l t s t l l i sp a p e rw a sm a d eu po ff o u rc h a p t e r s c h a p t e r1 ：l i t e r a t u r es u m m a r i z a t i o n i tr e v i e w e dt h ea d v a n c eo fd e t e r m i n a t i o no f t r a c em e t a li o n sb yh i 曲一p e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y s p e c t r o p h o t o m e t r ys i n c e l9 9 4 a n ds o m en e wm e t h o d sw e r ei n t r o d u c e db r i e f l y 。 c h a p t e r2 ：e x p e r i m e n t a ls c h e m ed e s i g n t h et h e o r yf o u n d a t i o na n de x p e r i m e n t c o n c e i v eo fe x p e r i m e n t a lp r o j e c td e s i g nw e r ei n t r o d u c e ds i m p l y ，o nt h eb a s eo ft h e o r y ， a u t h o rd e s i g n e dt w oe x p e r i m e n t a ls c h e m e s c h a p t e r3 ：e x p e r i m e n t s 1 1 l ef i r s tp a r t ：a f t e rc l o u dp o i n te x t r a c t i o nw i t ht r i t o n x 11 4 ，ar p h p l cm e t h o df o rd e t e r m i n a t i o no fi r o n ( i i ) ，c o b a l t ( i i ) a n dn i c k e l ( i i ) w i t ht a nc h e l a t e so n ao d sc o l u m nb yu s i n gm e t h a n 0 1 w a t e r ( v o l u m er a t i oi s6 9 ：31 ) c o n t a i n i n g4 5 m m o l - l 叱c t m l 气ba n da c e t a t eb u f f e rs o l u t i o n ( p h = 5 5 、) a sm o b i l ep h a s e a n dw i t hs p e c t r o p h o t o m e t r i cd e t e c t i o na t5 6 5n mw a sd e v e l o p e d u n d e rt h eo p t i m u m c o n d i t i o n sm o s to t h e rm e t a li o i l 8d on o ti n t e r f e r ea n dt h ed e t e c t i o nl i m i tw a s0 2l a g l 1f o r i r o n ( i i ) ，0 4 1 tg l 1f o r c o b a l t ( i i ) ，0 1i lg l _ f o r n i c k e l ( i i ) n e m e t h o d c a nb ea p p l i e dt ot h ed e t e r m i n a t i o no ft r a c ea m o u n t so fi r o n c o b a l ta n dn i e k e l i n w a t e rs a m p l e s t h es e c o n dp a r t ：a f t e rc l o u dp o i n te x t r a c t i o nw i t ht r i t o nx - 1 14 ， a n o t h e rr p h p l cm e t h o df o rd e t e r m i n a t i o no fc o p p e r ( i i ) ，c o b a l t ( i i ) a n dn i c k e l ( i i ) w i t h2 - ( 5 一b r o m o - 2 一p y r i d y l a z o ) 5 - d i e t h y l a m i n o p h e n o l ( 5 一b r - p a d a p ) c h e l a t e so na o d sc o l u m n b yu s i n gm e t h a n 0 1 a c e t o n i t r i l e w a t e r ( v o l u m e r a t i oi s 6 7 ：8 ：2 5 ) c o n t a i n i n g2 0 m m o l l - 1c t m a b a n da c e t a t eb u f f e rs o h t i o n ( p h = 5 0 1a sm o b i l ep h a s e a n dw i t hs p e c t r o p h o t o m e t r i cd e t e c t i o na t5 6 5n mw a sd e v e l o p e d t h ed e t e c t i o nl i m i t w a s0 1u g l 1f o rc o p p e r ( i i ) ，o 1ug l 1 内rc o b a l t ( i i ) ，0 0 5ug l f o rn i c k e l ( i i ) t h em e t h o dc a r lb ea p p l i e dt ot h ed e t e r m i n a t i o no ft r a c ea m o u n t so fc o b a l ta n dc o p p e r i nw a t e rs a m p l e s 。 c h a p t e r4 ：c o n c l u s i o n k e y w o r d s ：c l o u dp o i n te x t r a c t i o n ；h p l c ；i r o n ；c o b a l t ；n i c k e l ；c o p p e r ；t a n ； 5 - b r - p a d a p ；t r i t o nx - 1 14 浙江大掌硕士掌位论文 第一章前 言 1 1 色谱分析法原理 色谱分析法简称色谱法( c h r o m a t o g r a p h y ) ，创始于2 0 世纪初，是一种物理或 物理化学分离分析方法。色谱法对科学的进步和生产的发展都有着重要的作用， 是生命科学、材料科学、环境科学等领域的重要分析手段，历史上曾有两次诺贝 尔化学奖是直接与色谱研究相关的。 色谱法是先将混合物中各组分分离，而后逐个分析，因此是分析复杂混合物 最有力的手段。色谱法以高超的分离能力为特点，具有高灵敏度、高选择性、高 效能、分析速度快及应用范围广等优点。实现色谱操作的基本条件是必须具备相 对运动的两相，其中一相固定不动，即固定相( s t a t i o n a r y p h a s e ) ，另一相是携带 试样向前移动的流动体，即流动相( m o b i l ep h a s e ) 。混合物试样中的组分，随流 动相经过固定相时，与固定相发生相互作用。由于结构和性质的不同，各组分与 固定相作用的类型、强度也不同，结果在固定相上滞留时间的长短也就不同，或 被流动相携带移动的速度不等，即产生差速迁移，因而被分离。 色谱法得到的结果主要是色谱流出曲线，指的是由检测器输出的电信号强度 对时间所绘制的曲线，称为色谱图。从图上可以看出试样分离结果的好坏。 相关概念： 对称因子正常色谱峰为对称形正态分布曲线，色谱峰前沿陡峭，后沿 平缓为拖尾峰( t a i l i n gp e a k ) ，前沿平缓，后沿陡峭为前延峰( 1 e a d i n gp e a k ) 。 峰形对称与否可用对称因子( s y m m e t r yf a c t o r ) 来衡量。在0 9 5 1 0 5 之间为对称峰；小于0 9 5 为前延峰；大于1 0 5 为拖尾峰。用下式计算 对称因子： f , = w oo s d 2 a = ( a 十b ) 2 a 式中w o 0 5 h 为0 0 5 倍色谱峰高处的色谱峰宽，a 、b 分别为在该处的色谱峰 前沿与后沿和色谱峰顶点至基线的垂线之间的距离。 浙江大学硕士掌位论文 不对称色诲i 睾 一个组分的色谱峰可用三项参数即峰高或峰面积( 用于定量) 、峰位( 用保 留值表示，用于定性) 及峰宽( 用于衡量柱效) 说明。 保留时间( r e t e n t i o nt i m e ；t r )是从进样开始到某个组分的色谱峰顶点 的时间间隔。 死时间( d e a dt i m e ：t o ) 不被固定相吸附或溶解的组分的保留时间。 调整保留时间( a d j u s tr e t e n t i o nt i m e ；t r ) t r kt r - - t o 半峰宽( p e a k w i d t ha th a l f h e i g h t ；w h ) 是峰高一半处的峰宽。 标准差( s t a n d a r dd e v i a t i o n ；o )是正态色谱流出曲线上两拐点间距离 之半，表示组分被带出色谱柱的分散程度。6 越大，组分越分散。 o = w h 2 3 5 5 峰宽( p e a kw i d t h ；w ) 是通过色谱峰两侧拐点作切线在基线上所截 得的距离。 w = 4 6或w = 1 6 9 9w h 容量因子( c a p a c i t yf a e t o r 七)是在一定温度和压力下，达到分配平衡 时，组分在固定相和流动相中的质量( 脚) 之比。其表达式为k - m s m m = f r t o 。容量因子不等是色谱分离的前提。 理论塔板数( n ) 和理论塔板高度( h ) n = ( t r d 6 ) 2 = 1 6 ( t r f w ) 2 = 5 5 4 ( t r w h ) 2 h = l n l 柱长 若用t r 代替t r 计算塔板数，则称为有效理论塔板数( 1 1 c f ) ，求得的塔板高度 为有效理论塔板高度( h c f ) 。 理论塔板数( n ) 和理论塔板高度( h ) 都是柱效指标。 分离度( r e s o l u t i o n ；尺)相邻两组分色谱峰保留时间之差与两色谱峰峰 2 浙江大掌硕士掌位论文 宽均值之比，表示在色谱柱中的真实分离情况。在定量分析中使r 1 5 ， 可获得较好的精密度和准确度。 r = 塾 碰 形+ 职 假设两组分峰宽近似相等，可推导出分离度与柱效、分配系数比( a = k 2 k 1 ) 及容量因子( 七) 间的关系。 尺= 立卫兰上l 4 口1 + 乞 提高n 、0 c 、k ，可获得满意的分离度。 1 2 高效液相色谱( h p l c ) 1 2 1 高效液相色谱法简介 按流动相与固定相的分子聚集状态不同，色谱法可分为气相色谱法( g c ) 、 液相色谱法( l c ) 和超临界流体色谱法( s f c ) 。高效液相色谱法是一种液相色 谱中分离和测定紧密结合的分析方法。它主要由高效色谱柱，高压输液泵和高灵 敏度检测器组成，其分离效率和分析速度均超过了传统的分析方法，并能实现在 一份试样中同时分离测定多种组分。 上世纪七、八十年代，高效液相色谱法得到迅速发展，为难挥发、热不稳定 及高分子试样的分析提供了有力手段，大大扩展了色谱法的应用范围，把色谱法 推进到一个新里程碑。经过几十年的发展，高效液相色谱法已趋于成熟，已广泛 用于各种药物及其制剂、生物样品等复杂体系的分析测定。目前的发展主要集中 在增强自动化，建立和完善各种联用技术，以及开发新型的固定相和检测器等方 面，以适应日益扩大的应用领域的需要。 与经典液相色谱法相比较，高效液相色谱法具有下列主要优点：应用了颗粒 极细( 一般为1 0 pm 以下) 、规则均匀的固定相，传质阻抗小，柱效高，分离效 率高；采用高压输液泵输送流动相，流速快，分析速度快，一般试样的分析只需 数分钟复杂试样的分析在数十分钟内即可完成；广泛使用了高灵敏度检测器。 大大提高了灵敏度。紫外检测器最小检测限可达1 0 母g ，而荧光检测器最小检测 限可达1 0 1 2 9 。 3 浙江大掌硕士掌位论文 与气相色谱法相比，高效液相色谱法具有下列主要优点：不受试样的挥发性 和热稳定性的限制，应用范围广；可选用不同性质的各种溶剂作为流动相，而且 流动相对分离的选择性有很大作用，因此分离选择性高；一般在室温条件下进行 分离，不需要高柱温，可保证被分析样品的性质在分析过程中不变。 高效液相色谱法的主要类型与经典液相色谱法相似。按固定相的聚集状态包 括液液色谱法( l l c ) 和液固色谱法( l s c ) 两大类。按分离机制则包括分配色 谱法( p a r t i t i o nc h r o m a t o g r a p h y ) 、吸附色谱法( a d s o p t i o nc h r o m a t o g r a p h y ) 、离子 交换色谱法( i o ne x c h a n g ec h r o m a t o g r a p h y ；i e c ) 和空间排阻色谱法( s t e r i e e x c l u s i o nc h r o m a t o g r a p h ys e c ) 四类基本类型色谱法：高效液相色谱法中最常 见的是化学键合相色谱法及由其衍变和发展的离子抑制色谱法( i o ns u p p r e s s i o n c h r o m a t o g r a p h y ；i s c ) 和离子对色谱法( p a i r e di o nc h r o m a t o g r a p h yp i c 或i o np a i r c h r o m a t o g r a p h y i p c ) ；除此之外，高效液相色谱法还包括许多与分离机制有关 的色谱类型，如亲合色谱法( a f f i n i t yc h r o m a t o g r a p h ya c ) 手性色谱法( c h i r a l c h r o m a t o g r a p h yc c ) 、胶束色谱法( m i c e l l a rc h r o m a t o g r a p h y ；m c ) 和电色谱法 ( e l e c t r o c h r o m a t o p h y ；e c ) 等。 1 2 2 化学键合相色谱法 化学键合相色谱法是以化学键合相为固定相的色谱法，简称键合相色谱法 ( b o n d e dp h a s ec h r o m a t o 掣a p h y ；b p c ) 。键合相色谱法在h p l c 中占有极其重要 的地位，适用于分离几乎所有类型的化合物，是应用最广的色谱法。化学键合相 色谱法的主要优点是：均一性和稳定性好，在使用过程中不易流失，使用周期长； 柱效高；重现性好；能使用的流动相和键合相的种类很多，分离的选择性高。 与液体分配色谱法相类似，根据化学键合相与流动相极性的相对强弱，键合 相色谱法可分为正相和反相键合相色谱法。至今对键合相色谱的选择性相互作用 本质的认识尚不统一，对保留机制的解释也存在争议。 1 正相键合相色谱法采用极性键合相为固定相，如氰基( - c n ) 、氨基( - n h 2 ) 或二羟基等键合在硅胶表面。以非极性或弱极性溶剂，如烷烃加适量极性调整剂 和醇类作流动相。氰基键合相的分离选择性与硅胶相似，但其极性比硅胶弱，即 流动相及其他条件相同时，同一组分在氰基柱上的保留比在硅胶柱上弱。许多需 用硅胶的分离，可用氰基键合相完成。 4 浙江大掌硕士掌位论文 正相键合相色谱法主要用于分离溶于有机溶剂的极性至中等极性的分子型 化合物。 2 反相键合相色谱法采用非极性键合相为固定相，如十八烷基硅烷( c 1 8 ) 、 辛烷基( c 8 ) 等化学键合相，有时也用弱极性或中等极性的键合相为固定相。流 动相以水作为基础溶剂再加入一定量与水混溶的极性调整剂，常用甲醇水、乙 腈水等。总之，固定相的极性比流动相的极性弱。十八烷基硅烷键合相 ( o c t a d e c y l s i l a n e ，o d s 或c 1 8 ) 是最常用的非极性键合相，它是由十八烷基硅烷 试剂与硅胶表面的硅醇基经多步反应生成的键合相。 反相键合相色谱法是应用最广的色谱法，适合分离非极性至中等极性的组 分，由它派生的离子抑制色谱法和反相离子对色谱法，还可以分离有机酸、碱及 盐等离子型化合物。 3 离子对色谱法( p a i r e di o nc h r o m a t o g r a p h yp i c 或i o nc h r o m a t o g r a p h y ：i p c ) 可分正相与反相离子对色谱法，因为前者已少用，故只介绍反相离子对色谱法。 反相离子对色谱法是把离子对试剂加入到含水流动相中，被分析的组分离子 在流动相中与离子对试剂的反离子( 或称对离子，c o u n t e ri o n ) 生成不荷电的中 性离子对，从而增加溶质与非极性固定相的作用，使分配系数增加，改善分离效 果。用于分离可离子化或离子型的化合物。 在反相离子对色谱中，溶质的分配系数决定于离子对的浓度和萃取常数，后 者与固定相、离子对试剂和溶质的性质及温度有关。 ( 1 ) 离子对试剂的种类和浓度：分析酸类或带负电荷的物质时，一般用季 铵盐作离子对试剂，常用的有四丁基季铵盐，如四丁基铵磷酸盐( 1 1 3 a ) 和溴化 十六烷基三甲基铵( c t a b ) 等。分析碱类或带正电荷的物质时，一般用烷基磺 酸盐或硫酸盐作离子对试剂，如正戊烷基磺酸钠( p i c b 5 ) 、正己烷基磺酸钠 ( p i c b 6 ) 、正庚烷基磺酸钠( p i c b 7 ) 等。在反相离子对色谱中，离子对试剂碳 链长度增加，溶质的k 相应增大。反相离子对色谱法要求尽可能选择表面覆盖度 高且疏水性强的键合相，如c 8 或c 1 8 键合相。短链烷基键合相的稳定性较差而 不宜采用。 溶质的分配系数随离子对试剂的浓度升高而增大。但是，只有在浓度较低时 k 随离子对试剂浓度升高而增大，然后趋于恒定，如果采用长链离子对试剂如正 浙江大掌硕士学位论文 癸烷磺酸盐，当离子对试剂浓度超过一定值时，k 反而减小，溶质的k 出现极大 值的现象。这是由于离子对试剂形成胶束的结果。 ( 2 ) 流动相的p h ：由于离子对形成依赖于试样组分的离解程度，而当试样 组分与离子对试剂全部离子化时，最有利于离子对的形成，组分的k 值最大。因 此，流动相的p h 对弱酸、弱碱的保留有很大影响，而对强酸、强碱的影响很小。 由此可见，只要改变流动相的p h 、离子对试剂的种类和浓度以及流动相所 含有机溶剂的种类和比例等，就可改变组分的k 值和分离的选择性。 ( 1 ) 离子对试剂的选择：离子对试剂的选择见表1 1 。离子对试剂的浓度一 般在3 1 0 m m o l l 。 ( 2 ) 流动相p h 的选择：调节p h 使试样组分与离子对试剂全部离子化，将 有利于离子的形成，改善弱酸、弱碱试样的保留值和分离选择性。适宜的p h 范 围也列于表1 1 。 ( 3 ) 有机溶剂及其浓度的选择：与一般反相h p l c 相同，流动相中所含有 机溶剂的比例越高，组分的k 值越小。被测组分或离子对试剂的疏水性越强，需 有机溶剂的比例越高。 表1 1 反相离子对色谱法中离子对试剂和p h 的选择 6 浙江大掌硕士学位论文 1 2 3 高效液相色谱中的速率理论 高效液相色谱中的速率方程式为： h | h l + hz + h s + h + h 懿 各项分别为：涡流扩散项、分子扩散项、传质阻力项( 固定相、流动流动相 和滞留流动相) 。各项的具体展开是： h e ：4 ；2 1 d ，也；呈：堕 “ “ 即g 南爰“ = 嗟“ 即现南“ 耻描去“ 由上式可见，流动相流速u 提高，色谱柱柱效降低，因此高效液相色谱流动 相的流速不宜过快，一般为l m l m i n 左右。 根据速率理论，h p l c 的实验条件应该是：小粒度、均匀的球形化学键合 相：低粘度流动相( 扩散系数与流动相粘度成反比，与温度成正比) ，流速不 宜快；柱温适当。 7 浙江大掌硕士学位论j r 1 3 高效液相色谱一光度法测定金属离子的进展( 文献综述) 1 3 1 引言 高效液相色谱( h p l c ) 是有机、生化分析的重要工具，在无机分析方面也 发展迅速。h p l c 分离的基本原理与其它色谱法相同。样品组分在流动相中经过 色谱系统时，由于平衡分配的差异，导致移动速度不同，这样就可以使样品中各 组分分离，并通过一定的检测器检出。高效液相色谱仪配置较多的是光度检测器， 有关高效液相色谱光度分析( h p l c s p ) 的报道也较多，1 9 9 6 年方国桢等【l 】曾 作过评述。 h p l c s p 法测定金属元素，一般需要将游离的金属离子与有机显色剂反应， 进行衍生，生成金属螯合物。所采用的有机显色剂须满足以下条件：显色剂最好 是组试剂，能与多种金属离子形成组成一定的稳定螯合物；所形成的螯合物的最 大吸收波长应相近，便于选择同一波长进行检测：螯合物应有较大的摩尔吸光系 数；体积不应过大，容易从色谱柱上洗脱。由此看来，光度法中选择性差、灵敏 度高的显色剂，最适于h p l c s p 法采用。、 h p l c s p 法的衍生技术有柱前衍生、柱中( 柱上) 衍生和柱后衍生。柱前 衍生是在适当条件下，使显色剂与待测金属离子形成螯合物，然后注入色谱柱分 离后进行检测。在三种方法中，该法报道最多。柱中( 柱上) 衍生是将待测金属 离子注入柱中，在流动相中加入显色剂，在柱中显色，经分离后检测，多用于显 色反应瞬时完成，但螯合物不够稳定的体系。这种方法不常用，相关报道较少。 柱后衍生是指金属离子先经色谱柱分离后再与有机试剂生成螯合物进行检测。柱 后衍生的优点在于待测物质已经分离，衍生反应仅为了检测，而柱前衍生担负着 待测物质的分离和检测的双重任务，故柱后衍生反应灵活性较大，研究应用的范 围更为宽广。但柱后衍生的一个前提条件是要保证待测物质能很好地被分离，而 且在流出液中引入衍生试剂，稀释了流出液，降低了检测的灵敏度，因此，相关 报道也不多。程介克等【2 】曾对h p l c s p 法8 0 年代的进展作过评述。 9 0 年代以来，对柱前衍生试剂进行了较深入的研究，如试剂取代基的影响， 辅助络合剂的作用，色谱保留机理的探讨等均有显著的进展，程介克【3 】评述了9 0 8 浙江大掌硕士学位论文 年代初期柱前衍生h p l c s p 法测定金属离子的进展，近期还有一些有关的综述 报道【4 7 】。本文主要以衍生试剂为线索，评述了1 9 9 4 年以来高效液相色谱光度 法分析痕量金属离子的进展，并简要介绍了一些新方法。 1 3 2 衍生试剂 1 3 2 1 杂环偶氮试剂 杂环偶氮试剂( h 啵) 是指含氮或硫( 氧) 的杂环( 如吡啶环、噻唑环等) 及其取代物与苯酚或萘酚及其衍生物通过重氮偶合反应合成的一类偶氮试剂。这 类试剂主要包括吡啶偶氮类和噻唑偶氮类试剂。自从吡啶偶氮萘酚被引入分析化 学后，新的h a r 不断合成。这类试剂已广泛用于光度法、萃取光度法、滴定法、 电分析法、色谱法等分析领域中，成为最常用的一类分析试剂。 目前，在金属的h p l c s p 法中被采用的h a r 已有3 0 多种1 7 l 。相比较而言， 吡啶偶氮类试剂的金属螯合物具有较高稳定性和较大摩尔吸光系数，噻唑偶氮类 试剂则较易合成，易提纯，产率高，因而其品种发展较快。 h a r 可以用来测定4 0 多种金属离子，h a r 与金属离子的反应，主要通过试 剂杂环上的氮( 或硫) 原子、苯( 或萘) 酚基上的氧原子及偶氮基上距杂环较远 的一个氮原子配位而形成螯合物。所形成的螯合物，有的能被有机试剂萃取分离， 适合于正相h p l c 分析，而含亲水基团( - - o h ，- - s 0 3 等) 的试剂所形成的螯 合物溶于水，适合于反相h p l c 分析。这类螯合物在可见光区和紫外光区都有吸 收，摩尔吸光系数一般大于1 0 4 。色谱条件一般以c 1 8 、c 8 为固定相，流动相以 乙腈、甲醇和水体系为主，多数含离子对试剂及辅助配位剂，要求控制p h 值， 检测波长在紫外光区一般选择2 5 4 n m ，在可见光区多在5 3 0 5 8 0 n m 范围进行检 测。表1 2 所列的是1 9 9 4 年以来的部分工作。 表1 2 近期杂环偶氮试剂的应用简况 9 浙江大学硕士学位论文 5 b 卜t a r m b t a e b t a s p a p p a n - 6 s f e ，n i ，c u 甲醇- 水( 8 0 ：2 0 ) ，含l i c ! ， 5 9 0 t a n ，p h 5 5 h a c - n a a c 缓 冲液 0 4 - 2 大米，面9 粉，玉米 v , n b ，r h ，乙腈一甲醇水( 4 2 ：1 3 ：4 5 ) ， 5 7 00 9 1 9污水1 0 c r 含n a b r ，t b a b r ，p h 6 5 h a c - n a a e f e ，c o ，n i ，甲醇水( 8 0 ：2 0 ) ，含 5 7 50 0 0 1 3 8 - 黑麦草 1 1 c u l i 2 s 0 4 ，p h 5 0 h a c - n a a c 0 0 0 7 2 8 r u , r h ，p d ， 甲醇- 水( 9 0 ：1 0 ) ，含p h 5 0 5 7 5o i 2 - 1 61 2 c oh a c - n a a c r u ，r h 髓 甲醇- 水( 8 2 ：1 8 ) ，含 5 7 50 。1 0 - 2 1 1 3 c o , n i , c u , t b a b r ，水杨酸钠， o s , i r , p t p h 5 0h a c - n a a c c o ，n i甲醇丙酮乙醇水 5 2 50 0 9 0 2 铝合金 1 4 ( 2 7 ：1 6 ：5 ：5 2 ) ，含醋酸铵 ( p h 6 5 ) f e ，c o ，n i 甲醇- 水( 5 0 ：5 0 ) ，含p h 5 0 5 5 07 - 4 3 盐酸，硝 1 5 h a e n a a c ，t b a b r酸，茶叶 f e ，c u , n i 甲醇- 水( 5 0 ：5 0 ) ，含p h 5 0 5 3 816 h a c - n a a c 缓冲液， t b a b r p a d a p v , n b ，t a 甲醇一水( 5 0 ：5 0 ) ，含p h 3 5 5 8 00 2 9 7 3矿样 17 h a c n a a c 缓冲液，o 1 酒石酸 5 - b r - p a d a p n b 甲醇- 水( 5 6 ：4 4 ) ，含p h 3 5 6 0 0 钢铁，合 1 8 h a c - n a a c 缓冲液金 i a p 4 s c r , m o ，v 乙腈- 水( 2 0 ：8 0 ) ，含p h 6 0 5 8 00 1 - 1 2钢合金，1 9 c o h a e n a a c 缓冲液，钒渣 t b a b r 浙江大掌硕士掌位论文 + t a n ：1 ( 2 噻唑偶氮) 一2 - 萘酚：5 - b r - t a r 4 - ( 5 - 溴一2 - 噻唑偶氮) 间苯二酚：m b t a e 2 - ( 6 。甲基2 一苯并喔唑 偶氮) 5 - 二乙氨基苯酚；b t a s p a p 2 - ( 2 - 苯并噻唑偶氮) - 5 磺丙氨基苯酚；p a n 一6 s - i - ( 2 - 吡啶偶氮) - 2 - 萘酚 - 6 一磺酸；p a d a p ：2 - ( 2 - 吡啶偶氮) 5 二乙氨基苯酚；5 - b r - p a d a p 2 - ( 5 b r - 2 一毗啶偶氮) - 5 - - 7 , 氨基苯酚： i a p - 4 s ：2 - ( 2 咪唑偶氮) 苯酚4 碳酸；t b a b r - 溴化四丁基铵 1 3 2 2 大环卟啉类 卟啉是一类大环有机化合物，人工合成的卟啉在四个中位( 5 ，1 0 ，1 5 ，2 0 位，亦称q ，1 3 ，y ，6 位) 含有取代基，金属离子可以嵌入卟啉环中形成稳定的金 属卟啉配合物。卟啉具有高度强化的共轭体系，表现出突出的光学性质。在金属 卟啉配合物的特征谱带( s o r e t 带) ，即4 0 0 一- - 5 0 0 n m 的波长范围，其摩尔吸光系数 可达1 0 5 量级。 在卟啉类化合物中，非水溶性卟啉合成步骤相对简单，但由于它们不溶于水， 卟啉与金属离子的反应无法在水相中完成，往往需要多步萃取等复杂操作。另外， 由于该类卟啉及其金属螯合物的非水溶性，无法用传统的反相h p l c 方式以含水 流动相实现分离。水溶性卟啉合成步骤复杂，产率相对较低，由于它们溶于水， 可在水相中完成螯合反应，并可通过传统的反相h p l c 方式辅以离子对试剂进行 分离。 1 9 9 6 年，石志红等【6 1 对卟啉在高效液相色谱光度法测定痕量金属离子方面 的应用作了较详尽的评述。至1 9 9 5 年初，已用于分离测定金属离子的人工合成 卟啉类化合物主要有：四苯基卟啉( t p p ) ，四( 对甲基苯基) 卟啉( t t p ) ，四 ( 间溴苯基) 卟啉( m b r - t p p ) ，四( 对羟基苯基) 卟啉( t h p p ) ，四( n 一甲基 吡啶基) 卟啉( t m p y p ) ，四( 对羧基苯基) 卟啉( t c p p ) ，四( 对磺酸苯基) 卟 啉( t p p s 4 ) ，i n ( 3 溴4 一磺酸苯基) 卟啉( m b r - t p p s 4 ) ，四( 4 甲氧基一3 - 磺酸苯基) 卟啉( t ( 4 m o p ) p s 4 ) 。其中t p p 、r r p 和m b r - t p p 不溶于水，t h p p 微溶于 水，其余皆可溶于水。表1 3 所列的是近期主要工作。 表1 3 近期大环卟啉类试剂的应用简况 嫦 一 加 一 一 一 阙i 一 一 一 三 浙江大掌硕士掌位论文 t p p s 4 c u , c o ，z n乙腈水( 2 7 ：7 3 ) ，含t e a i ，4 2 0 o 0 5 - 0 2 茶叶， 2 1 p h 6 0h a c - n a a c 缓冲液 桔皮， 紫米 c u , z n乙腈水( 2 7 ：7 3 ) ，含t e a i ，4 1 8 0 0 7 - 血清 2 2 p h 6 0h a c - n a a c 缓冲液 o 0 6 m n ，z n ，c u 乙腈水( 2 7 5 ：7 2 5 ) ，含p h 6 4 4 1 5o 1 1 茶叶 2 3 h a c - n a a c p h c h 2 n ( e t h q 0 2 0 m n ，z n ， 乙腈- 水( 2 6 8 ：7 3 2 ) ，含吡啶，4 2 5 0 0 9 2 4 c u ，c o p h6 0h a c - n a a c ， 0 4 2 p h c h 2 n ( e t ) 3 。c 1 t p p s 4c d ，z n乙腈水( 2 2 5 ：7 7 5 ) ，含p h 6 5 4 2 5 ，0 0 0 3 2 5 h a c - n a a c 缓冲液t e a b r4 3 6 0 0 2 0 z n ，c u乙腈水( 2 8 ：7 2 ) ，含p h 6 0 4 1 5o 1 0 一花生 2 6 h a c - n a a c ，p h c h 2 n ( e 0 3 q 0 15 m n ，z n ，乙腈7 k ( 2 2 5 ：7 7 5 ) ，含4 1 5 0 0 1 茶叶 2 7 c u , n i t e a b r ，p h 6 5h a c - n a a c 0 4 0 缓冲液 t h p p c d ，p b ，c u ，甲醇0 0 5 m o l l ，p h 8 0 硼砂4 3 7 ， o 0 2 - 2 8 z n 缓冲液( 9 0 ：1 0 ) 4 6 5 ，0 1 2 4 1 6 t p p c u ，z n ，p d丙酮乙腈( 3 7 5 ：6 2 5 ) ，含4 1 60 0 2 2 一茶水2 9 p h 5 6h a c - n a a c 缓冲液0 0 3 2 t p y pc u ，p d甲醇413 3 0 t ( 3 - b r p ) p s 4 ：四( 3 溴4 獭酸苯基) 卟啉；t p p s 4 t 四( 对磺酸苯基) 卟啉；t h p p ：四( 对羟基苯基) 卟啉；t p p ： 四苯基卟啉：t p y p ：l 四( 4 n - 吡啶) 卟吩；t e a i ：四乙基碘化铵：t e a b r ：澳化叫乙基铵。 另外，1 9 9 8 年，吴宪龙等【3 l 】报道了以q ，b ，y ，6 四( 5 磺基噻吩) 卟啉为 柱前衍生试剂，用含1 0 m m o l l p h 9 0 硼酸氢氧化钠缓冲液和2 0 m m o l l t b a b r 的甲醇水溶液( 4 0 6 0 ，v n ) 作流动相，检测波长为4 2 3 n m ，在c 1 8 柱上同时 分离测定了铜和锌，检出限分别为0 2 3 n g l 和0 3 0 n g l ，方法用于天然水样分析 浙江大掌硕士掌位论文 获得满意结果。 卟啉类化合物在金属离子测定方面很有开发研究价值，但该类化合物合成产 率较低，难于提纯，价格昂贵。石志红等【3 2 】为了降低实验成本，自制了t p p ，借 助元素分析仪，核磁共振波谱仪鉴定了化合物的结构，并将t p p 用作柱前螯合 剂以h p l c 法实现了c u 、z n 和n i 的同时测定。 卟啉与金属的螯合反应速率比普通的开链配位试剂低几个数量级，为了加速 反应，人们已做了些尝试，方法归纳如下： 加热； 加入芳香族杂环碱基化合物，如吡啶和咪唑； 使用还原剂，如羟胺和抗坏血酸； 利用镉卟啉或汞卟啉的取代反应： 使用吡咯氮上含取代基的卟啉： 引入能够将金属离子束缚在卟啉核附近的功能基，如四羧酸“栅栏”卟 啉。 雷呈宏等【2 4 】研究了t p p s 4 为柱前衍生试剂，苄基三乙基氯化铵为离子对试 剂，h p l c s p 法分离测定铜、钴、锌、锰的方法，该研究指出，z n ( i i ) 、c u ( i i ) 与t p p s 4 的反应较易进行，m n ( i i ) 的反应需要其它金属离子的催化， 而c o ( i i ) 与t p p s 4 的反应不仅需要别的金属离子催化，还需要辅助配位剂如 吡啶或咪唑的存在才能进行。该报道选择于p h 8 4 ，h g ( i i ) 和毗啶存在下，在 3 5 反应4 5 m i n 作为衍生条件。 1 3 2 38 羟基喹啉类 8 羟基喹啉( h q ) 是一种应用较早的螫合萃取剂，可以与绝大多数金属离 子相结合，形成难溶于水的螯合物。可用于z r 、c o 、a i 、c u 、p d 、v 、m o 、w 、