（分析化学专业论文）原子吸收法测定痕量金属元素.pdf

北京化工大学硕f ：论文 原子吸收法测定痕量金属元素 摘要 开发环境友好材料和生产富有营养的绿色饮料是当前的热门 研究课题，不同样品中毒性极强的重金属元素和人体必需的微量 元素分析方法的研究都非常重要。本研究应用原子吸收技术测定 了不同基体中的几种痕量金属含量，得到以下几个结论： ( 1 ) 建立了火焰原子吸收法测定无磷洗涤助剂层状结晶二硅酸钠 和原料泡花碱中微量铁。样品加少量盐酸溶解后，不用消解， 6 9 l 1 硼酸做基体改进剂，能很好地消除样品中大量硅对铁的 测定干扰。本方法的线性范围o 1 0 5 烬1 1 1 l ，加标回收率 9 6 o 1 0 l ，灵敏度o 1 9 g - m l 1 ( 1 的吸收) ，检出限 7 7 n 譬m l _ l ，相对标准偏差1 2 2 2 。比色法、标准加入法与 本文建立的标准曲线法作了比较，三种方法所得测定结果一 致。本方法回避了使用氢氟酸、高氯酸等需要特殊材料而且比 较危险的酸类，具有分析速度快、操作方便等优点，扩大了测 定铁的范围。 ( 2 ) 应用光控温石墨炉原子吸收法测定了涂料中镉的含量。采用氯 化镧作为基体改进剂，方法的线性范围o 2 4 n g m l 一，灵敏度 0 1 5 n g - m l _ l ，检出限9 6 n g l 1 ，不同涂料样品的加标回收率在 9 4 6 1 0 2 之间，相对标准偏差1 2 2 5 。与电控温相比， 光控温把测定方法的灵敏度提高了6 0 ，测定的线性范围扩大 了6 0 ，石墨管的使用寿命延长了2 3 倍，节省了实验费用。 ( 3 ) 采用真空脱气处理啤酒样品，石墨炉原子吸收法测定啤酒中痕 量锌和铅。涂锆处理普通的石墨管，消除了石墨管材质对测定 北京化工大学硕士论文 锌的干扰，并目能延长石墨管的使用寿命，解决了测定高灵敏 元素锌的一大难点。4 0 岫g l 。硝酸铵作为测锌基体改进剂， 4 0 0 m g l - 1 的磷酸氢二铵作为测铅基体改进剂，均能完全消除测 定啤酒中痕量锌和铅的过程中各种共存元素的干扰。本方法测 定锌和铅的线性范围分别为0 1 0 n g m l j 和o 1 5 0 n g m l ，灵敏 度1 6 9 n g - l 、3 8 n g m _ l ，检出限1 8 9 i l g l 、1 1 n g - m l ，不同 啤酒样品的加标回收率9 7 3 1 0 1 、9 8 0 1 0 2 ，相对标准偏差 均小于2 2 。 本文获得的结果表明，建立的分析方法简单、准确度和灵敏 度高，具有很高的实际应用价值。 关键词原子吸收法，铁的测定，镉的测定，锌的测定，铅的测 定 i i i 北京化工大学硕上论文 d e t e r m i n a t i o n so ft r a c em e t a le l e m e n t sb y a t o m i ca b s o r p t i o ns p e c t r o m e t r y a b s t r a c t t bd e v e l o pe n v i m n m e n t 矗i e n d l ym a t e r i a l sa n dt o p r o d u c e n u t r i m e n t a lo r g a n i cd r i l l l ( sa r ef b c u s e da tp r e s e n t t h e 啪a l y s i s m e t h o d so f b o mh e a v ym e t a l sa n d 仃a c ee l e m e m sn e e d e db yh u m a n b o d ya r ev e r yi m p o r t a n t t r a c em e t a le l 锄e n t si nd i f r e r e n tm a t r i x e s w e r ed e t e h n i n e db ya t o m i ca b s o r p t i o ns p e c 乜d m e n yi nt l l i sw o r k t h e c o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o 、v s ： ( 1 ) i r o n i n l a y e r e dc q ，s t a l s o d i u md i s i l i c a t ea n ds o d i u ms i l i c a t e s 踟p l e sw a sm e a s u r e db yf l 踟ea t o m i ca b s o 译t i o ns p e c t r o m e 时 m 姐s ) t h ee 饿c t so fm a t r i x8 i l i c a t e 蛐de x p 面m e n t a lc o n d i t i o n s o nt h ed 曲啪i n a t i o no fi r o nw e r ei r l v e s t i g a t e d a r e r 如es a m p l e s w e r ed i s s o l v e dw i 出h yd 1 o c h l 耐ca c i da n d6g l - io fb o r i ca c i d 、a s a d d e da sam a 仃i xm o d i f i e r ，t l l es i l i c a t ei n t e r f e r e n c ew 泌o b v i o u s l y e l i m i na _ t e d u n d e r也eo p t i h m mo p e r a t i n gc o n d i t i o n s ，m e d e t e m l i n a t i o nr e s u l t sw e r e8 a t i s f a c t o r y t h el i l l e a r r a n g e o f c a l i b r a t i o nc u r v e 、v a s o 1 0 5 烬m l ，t h e r e l a l i v es t 髓d a r d d e v i a t i o no fm e 廿l o dw a s1 2 屯2 ，t 1 1 er e c o v e r yo fa d d e di r o n w a s9 6 0 l o l ，m es e n s i t i v i t yw a s0 1 9 鹇r n l ，a n dm e d e t e c t i o nl i m i tw a s7 7r 喀m l t h ea n a l ) 吨i c a lr e s u h so fs t a n d a r d c u r v em e t l l o dw e r cn o td i 抒e r e n tf o m 廿l o s eo fc o l o r i m e t r y 锄d s t a n d a r da d d i t i o nc a l i b r a t i o n t h em e m o da v o i d su s i n gd a n g e r o u s a c i d ss u c ha sh y d r o n u 谢ca c i da 1 1 dp e r c h l o r i ca c i d ，a n dh a st h e m e r i t so fr 印i ds 锄p l ep r e p a r a t i o n ，f e c l u c e dc o n t 毗l i n a t i o nr i s k s ( 2 ) t r a c ec a d m i u mi np a i n t sb yg r 印h 沁f u m a c ea t o m i ca b s o r p t i o n 北京化工大学硕士论文 s p e c t r o m e t r y ( g f a a s ) w i mo p t i c a lt e m p e r a t u r ec o n _ t r o lw a s d e t e c t e d i tw a sf b u n dm a tl 粗t t l a n u mc h l o r i d ec o u l db ea sam a t r i x m o d i f i e r t h el i n e a rr a n g eo fc a i i b r a t i o nc u r v ew a so 2 4n g m l ， t h es e n s i t i v i t yw a so 15n g m l ，t h ed e t e c t i o nl i m i tw a s9 6n g l 一， t h er e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o no f m e m o dw a s1 2 2 5 ( 门= 6 ) ， a n dt h er e c o v e r yw a s9 4 6 1 0 2 o p t i c a lt e m p e r a t u r ec o n t r o l w a ss u p e r i o ri nm a n yr e s p e c t st oc u r r e n tt e m p e r a t u r ec o n t r 0 1 t h e s e n s i b i l i t yi n c r e a s e db y6 0 ，也el i n e rr a n g ew i d e n e db y6 0 ，a n d t h ei 泯o fg r a p h i t e 位b ec u v e 吮w 粥p m l o n g e df o fa n o m e r2 q t i m e s 。t h ec o s to fe x p e r h n e n tw a sd e c r e a s e d ( 3 ) f i r s tb e e rs a m p l e sw e r ed e g a s s e du n d e rv a c u u mc o n d i t i o n s t h e n m es 锄p l e sw e r ep m c e s s e du s i n gc o n c e 蛐e dh n 0 3a n dh 2 0 2a s o x i d a n t s 1 r a c ez i n ca n dl e a di nb e e rs a 直i l p l e sb yg f a a sw e r e a 1 1 a l y z e d t h ei n t e r f - e r e n c eo fg r 印h i t et u b em a 订i xo nd e t e m i n i n g z i n cw a se l i m i n a t e dw i mc o m m o nt u b ec u v e t t es p r e a dz i r c o n i u m o n s u p p r e s s i n ga g e n t sw e r es t u d i e d t ou s ea s4 0 0m g l o f 锄m o n i 啪n i t r a t ef o rz _ m cd e t e 眦i n 砒i o n 锄d4 0 0m g l o f d i a m m o n i u mp h o s p h a t e 如ri e a dd e t e r r n i n a t i 蛳t h el i n e rr a n g e s w e r eo 1 0n g m l 1a n d0 1 5 0n g m l 一，t h es e n s i b i l i t i e sw e r e 1 6 9 n g l 1a n d3 8 n g r n l ，t h ed e t e c t i o nl i m i t sw e r e1 8 9 n g l 1 a n d 1 1 n g m l 一，仕l e r e c o v e r i e sw e r e9 7 3 1 0 l 锄d9 8 肛1 0 2 r e s p e c t i v e l yt oz na i l dp b t h er e l a t i v es t 姐d a r dd e v i a t i o n so fz i n c a 1 1 d1 e a dw e r eb o 也1 e s st l a l l2 2 t h er e s u l t sg a i n e di n “sp 印e rs h o w e dt h a tt l l ea i i a l y t i c a l m e t h o d se s t a b i i s h e da r e s i m p l e ，p r e c i s e ，a c e u r a t e ，a 1 1 d o fh i 曲 d r a c t i c a lv a l u e k e yw o r d s ：a t 0 1 1 1 i ca b s o r p t i o ns p e c 仃o m 鼬i r o nd e t e m i n a t i o n ， c a d m i u md e t e m l i n a t i o n ，z i n cd e t e m l i n a t i o n ，1 e a dd e t e m i n a t i o n v i ! 皇些三查兰堡：生堡苎 一78 82 16 2 北京化工大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外， 本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：舂叔 力以年r 月，g 日 北京化丁 学钡士论立 第一章文献综述 1 1 硅主体材料中微量铁的测定 1 1 1 层状结晶二硅酸钠概述 洗涤剂的基本成分为表面活性剂、助刺和各种添加剂，其中助荆是洗涤 剂的一个重要组成部分，用量可达5 0 以上。 泡花碱( 学名硅酸铀) ，在合成洗涤剂中被用作无机助洗剂，有着极其重 要的地位【l l 。它与表面活性剂和其它助洗剂配伍使用时能起到相互协调的作 用，具有良好的助洗效果圆。泡花碱是生产层状结晶二硅酸钠( 简称层硅) 的主要原料。 层硅作为一种性能优异的无磷洗涤助i f l i 【3 】，有着其它无磷助洗荆无法比 拟的优点：在水中，钠离予很快被水中的钙、镁离子置换，生成细小颗粒分 敞在水中，不易沉淀在被洗织物表面上，进入排污系统，对环境无害，在较 宽的温度范围内有效：其离子交换能力、去污作用及吸水后的流动性等指标 均好于一般的硅酸盐；与漂白剂有很好相溶性，能延长漂白剂过碳酸钠的储 存寿命，并有很好的协同漂白效果；而且对表面活性剂有很好的吸附能力， 层硅的各项性能都比4 a 沸石优越的多【4 】。 层硅的这些优点使它成为一种多功能荆，灵活地应用于各类洗涤配方中， 如可以作为睢一的助洗剂，也可作为主要助洗剂与其它助荆复配口】。另外， 用层硅作为助洗嵛的洗涤用量可大大减少，在经济上有很大优势。 层状结晶二硅酸钠的分子式为n a 2 s i 2 0 s ，有卧卢、nd 等四种晶型嘲， 其中拉晶型助洗效果最好。层硅的制备方法有多种，其中一种生产工艺是将 水玻璃( 泡花碱) 溶液经喷雾干燥后得到无定型二硅酸盐，再在6 0 0 8 0 0 下结晶，使其转变成可溶性结晶性硅酸钠6 n a 2 s b o s m l 。 层硅和泡花碱中的总铁量影响其制品的某些理化性能，因此，需要对其 中铁含量加咀准确测定。 1 1 2 硅主体材料中微量铁的测定方法研究现状 微量或痕量铁的测定方法有：电位滴定法、化学发光法、毛细管电泳、 微量或痕量铁的涣4 定方法有：电位滴定法、化学发光法、毛细管电泳、 北京化工大学硕士论文 质谱等等【9 - 垤j 。但是对于硅酸盐材料或硅主体材料中微量或痕量铁的测定， 文献中主要采用分光光度法l l3 ，1 4 】和原子吸收法。 国家标准中采用比色法测定层状结晶二硅酸钠中的铁 i 州，样品用盐酸溶 解，加入一定量的饱和硼酸、氟化氨，用邻菲罗啉做显色剂，使用分光光度 计测定溶液的吸光度。付佩玉等人1 16 】采用5 b r _ p a d a p 光度法测定硅酸盐中 的铁，实验中通过加入表面活性剂产生胶束增溶，在显色前加入p h - 4 的缓 冲溶液，显色后加入e d t a 来消除其他离子的干扰。颜料等人【1 7 】建立了测定 玻璃等硅酸盐材料中亚铁和总铁含量的方法一p h c n 吸光光度光化学还原测铁 法，该方法用同一份试样溶液，先避光显色测定亚铁，再将试液光化还原测 定总铁含量，避免了加入化学还原剂引起的化学干扰。李晖等人【18 l 采用邻菲 罗啭及表面活性剂o p 熨帖形成三元络合物的分光光度法测定高纯硅中微量 铁，该方法能满足高纯硅中微量铁测定分析要求，适合工厂例行分析。 火焰原子吸收光谱法( f a a s ) 是一种应用较多的测定微量铁的方法【1 9 期， 与光度法相比，其操作步骤比较简单，标准溶液和待测溶液放置几天吸光度 都不会下降，有效期较长。但是，使用f a a s 测定硅酸盐材料中铁含量时， 硅对铁的测定干扰特别大，需采取措施消除硅的干扰。 a a m a g d a 采用f a a s 测定了土壤中铁的含量。周享春等人1 2 2 j 研究 f a a s 测定硅基体中铁、钙、镁时，探讨了硅对待测元素吸收信号的干扰及 表面活性剂对硅干扰的抑制作用。以十六烷基吡啶盐( c p c ) 作干扰抑制剂。 ty o k o y 踟a 等人例采用f a a s 测定了硅酸盐矿石中二价铁的含量，v 5 + 可以 使f e 2 + 氧化为f e 3 + ，从而还原为v 4 + 。消耗掉的v 5 + 的量同f e 2 + 的量是相同的， 所以加入过量的v 5 + ，通过剩余的v 5 + 的量可以计算出f e “的含量，实验中加 入5m 0 1 l 1 的硫酸溶解样品。褚连青等人f 2 4 】采用f a a s 进行了二氧化硅中钾、 钠、钙、镁和铁五种元素的测定，并对共存离子的干扰及消除情况进行了研 究。 f a a s 测定氟硅酸钠中的铁，由于氟硅酸钠中的硅在4 5 0 高温下生成气 态四氟化硅，这样消除了测定过程中硅的干扰【2 5 l 。在研究队a s 测定硅主体 材料中的铁时，一般试样经氢氟酸、硝酸分解，高氯酸冒烟，并蒸干后，把 其中的硅以四氟化硅的气态形式驱除，以消除硅的干扰。王立铭等脚l 报道的 硅酸盐水泥中铁的测定就是使用盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸来处理样品。 北京化工大学硕士论文 m c b q u a r e s m a 【2 7 1 等在处理矿石样品时使用了微波辐射，但是也没有摆脱 使用氢氟酸。氢氟酸是硅酸盐矿石分析中很有效的酸性溶剂，过去在使用氢 氟酸需使用白金坩埚，现在可以使用聚四氟乙烯塑料坩埚代替，但是必须在 低温下使用，聚四氟乙烯在温度超过2 5 0 时就开始分解，生成有毒的全氟四 丁烯气体，因此使用塑料坩埚时温度不宜过高。 1 2 涂料中痕量镉的测定 1 2 1 概述 涂料是建筑工程中所使用的最重要的建筑装饰材料之一1 。建筑涂料不 仅通过装饰活动对建筑进行装饰和美化，同时还具有对建筑的保护作用( 抵 御自然侵害和环境气体、微生物侵害) 。在建筑内部使用的涂料对包括空气品 质在内的建筑的一些特性产生不可忽视的影响。建筑涂料有多种原料组分复 合或加工而成，既有作为颜料和填料的无机材料，也有作为成膜物质、溶剂 和助剂的有机材料，还包括其他功能作用的各类物质【2 9 1 。 镉系颜料虽然价格昂贵，但因其耐久性好，在涂料工业中有少量应 用【3 0 3 “。 1 2 2 镉的测定方法研究现状 有关涂料中铺的测定的研究论文很少，本节综述了不同基体中镉的测定。 最常用的测定镉的方法是原子吸收法f 3 ”舢。c l 曲e r l 3 5 】等人采用电热平 台原子吸收法测定了钨铑涂料中的微量镉的含量，加入m g ( n 0 3 ) 2 + n 地h 2 p 0 4 或者p d + m 酬0 3 ) 2 作为基体改进剂消除其他元素的干扰。d m o o h z 【3 6 l 等人 用硝酸溶解颜料样品，采用石墨炉原子吸收法( g f a a s ) 铡定了样品中微量 镉的含量。胡勇平【3 7 】研究了磷酸二氢钾对g f a a s 测定痕量镉的基体改进效 应，适用于岩石、土壤和水系沉积物中痕量镉的测定。王畅n 町加入硝酸钯基 体改进剂，采用q 狐a s 直接测定样品，避免了样品处理过程中可能产生的 污染，提高了灰化温度并减少了灰化的损失。赵多3 9 1 测定了内墙涂料中的重 金属锕、锌、镉的含量。邓世林等1 4 伽探讨7 固体悬浮液进样g f a a s 测定镉 的最佳分析条件，采用琼脂溶液与悬浮剂将茶叶样品均匀、稳定地悬浮于琼 脂溶胶中，由自动进榉器直接将茶叶悬浮液注入石墨炉中，建立了茶叶中微 北京化t 人学顿 论文 量镉的直接测定方法。 其他的一些方法也用于镉的测定中。庄海燕研究了在聚乙烯醇存在 下，镉( i i ) 碘化钾罗丹明b 分光光度法测定食品中微量镉的可行性，探讨了 影响测定结果的因素，具有可在水相中直接比色等优点。龚楚儒等人1 4 2 】合成 了卜偶氮苯基一3 ( 5 一硝基一2 一吡啶) 一三氮烯试剂，其研究表明，试剂与镉 有灵敏反应，著用此测定了水样中镉的含量。d k a n l n a s a g a r 等人l 町塘过向 样品中加入少量的乙腈来消除钼离子的干扰，采用电感耦合等离子体质谱 ( i c p m s ) 法准确测定了海藻和大米中痕量铺的含量。张海民等畔l 报道了应 用方波吸附溶出伏安法( o s w s v ) 同时测定水样中痕量c u ( i i ) 和c d ( i i ) 。由业 诚等人【4 目用磺化四苯基卟啉作柱前衍生试剂，在c 1 8 柱上，用乙腈一水体系 ( 2 2 ，5 ：7 7 。5v 厂v ) 做流动相，用四乙基溴化铵作离子对试剂，在4 2 5 砌处 检测z n ，在4 3 6 胁处检测c d ，建立了离子对液相色谱快速分离光度检测c d 2 斗 和z n 2 + 的新方法。王亮等人研究了用色谱柱在线固相萃取富集，二极管矩 阵检测器检测，反相液相色谱法测定水中铅、诵、汞和银的方法。 1 3 啤酒中锌和铅的测定 啤酒作为一种酿造酒，组成极为复杂，目前能检出的物质已达1 0 0 0 余 种【4 7 1 。这上千种成分，含量从几个l l g l 。到几百m g l 一，相差5 撕个数量级。 而这些含量相差悬殊的组分，对啤酒的外观澄清度、风味、口干、保质期等， 即啤酒的整个品质，有着各自不同的贡献，甚至是显著贡献。 啤酒中含有人体必需的微量元素之一的锌，也含有危害人们身体健康的 重金属铅。食品卫生标准规定啤酒中铅的最大允许量为0 5 m g l 一。因为锌是 一种营养物质，人们多着重于有毒元素的检测分析，所以对于锌的测定报道 很少。近年来，人们开始重视营养元素的分析。为了全面了解锌和铅的测定 方法研究现状，阅读了大量的文献，本节除了重点对啤酒中锌和铅的测定方 法进行综述外，兼顾了食品及其他基体中的锌和铅的测定方法。 1 3 1 铅的测定方法研究现状 对啤酒中铅的分析方法主要有：双硫腙分光光度法、溶出伏安法、 i c p _ a e s 【4 8 】等。这些方法在实际应用中存在灵敏度低、干扰严重、重现性差、 4 北京化工大学硕士论文 误差大等缺点。近年来对于原子吸收法测定铅的报道大大增加【悖5 ”。 由于啤酒中的铅含量一般低于f a a s 的检出限，无法直接用”姨s 测定。 c cn a s c e n t e s 等人采用快速程序升温，g f a a s 直接测定啤酒中铅f s 2 】，但从 经济的角度看其应用受到了一定的限制。张东等【5 3 】采用m g ( o h ) 2 共沉淀富 集，用队a s 测定啤酒中铅。程剑【5 4 l 采用采用湿法消化样品，磷酸二氢铵与 硝酸镁作为混合基体改进剂，阶梯升温平台g f a a s 测定啤酒中的铅含量。 高舸【5 5 】等人实验中不使用基体改进剂，采用快速程序升温g f a a s 直接进样 测定啤酒中的铅。孙建民等 5 6 】采用导数f a a s 测定油料作物黄豆、花生、葵 花子和芝麻中铅、锌含量，导数测量系统的应用使检测灵敏度提高了5 0 8 倍，检出限改善了8 _ 8 l o 5 倍。廉力掣5 7 1 对程序控制温度、湿法消解苹果样 品中铅的消解条件和石墨炉原子吸收光谱测定方法进行了研究和探讨。邬志 敏等将快速程序升温原子化技术应用于食品容器中p b 和c d 的测定。邹明强 等1 5 羽对光控g f a a s 测定食品中痕量铅进行了较深入的研究和探讨。原子吸 收法测定铅的含量还有一些其他的报道【5 皿捌。 季莘等f 6 3 j 就流动注射氢化物发生原子吸收分光光度测定铅的氢化物发 生条件和最佳仪器参数进行了研究，测定了蘑菇中的铅。舒友琴畔】等人采用 毛细管电泳法测定了饮料中的铅，采用咪唑作为背景电解质，静羟基乙酸作 为选择性改性剂，在p h 4 o ，分离电压为2 5 k v ，柱温为2 2 的条件下，采用 间接紫外线检测，在4 m i n 内分离测定了饮料中的铅。胡志芬【6 5 l 等人采用微 分电位溶出法测定了啤酒中痕量铅的含量。苗延林惭l 等人采用等离子发射光 谱法测定了啤酒中的微量元素，但样品的预处理方法比较繁琐。江志刚【6 7 l 等 人采用氢化物一原子荧光法测定了进口葡萄酒中的微量铅，对铅的氢化物发生 条件、介质的影响和共存元素的干扰等进行了研究。吕海涛f 鹋】等利用选择性 螯合树脂和磺酸型交换树腊，在线将样品中的阴离子、碱金属、碱土金属、 三价金属离子除去，同时浓缩富集待测的过渡金属，选择适当的梯度淋洗体 系，将p b 2 + 、c u 2 + 、c d 2 + 、c 0 2 + 、z n 2 + 和n i 2 + 等六种金属离子分离。 1 3 2 锌的测定方法研究现状 同其他金属元素的测定一样，锌的测定方法也有i c p a e s 、电位溶出法、 吸附伏安法、液相色谱法、比色法等等方法。 a a 1 c a z a r l 6 9 】等人采用i c p a e s 测定了3 2 种啤酒样品中的金属元素的含 北京化工丈学硕士论文 量，样品的前处理采用酸消解法，实验中使用了p c a 、u ) a 和a n n 来进行 数据的处理。z m s p o l n i k l 7 0 】等人采用x 射线荧光光谱法测定了不同种类的 有机材料中的微量元素的含量，消解法处理样品。pp o m i j 等人采用离线离 子交换程序对c d ，c o ，c u ，n i 和z n 元素进行了预浓缩，等离予原子发射光 谱法进行检测，盐酸和硝酸混合溶液溶解样品，微波系统消解样品。吴茂 法【7 2 ) 用碘量法分别测定金属矿石和合金中的铜锌。王胜浩【7 3 j 建立了r p - h p l c 测定诺氟沙星锌( n f z n ) 干混悬剂含量，方法采用l i c h r o s p h e r 5 一c 1 8 柱， o 0 2 5m o ll o 磷酸溶液乙腈( 8 7 ：1 3 ) 为流动相，能较好地测定n f z i l 的含量。 韦星船【7 4 1 应用t r i t o nx 2 1 0 0 表面活性剂，5 2 b r 2 p a d a p 显色剂，用分光光度 法测定土壤和污水中微量锌，选择了合适的组合掩蔽剂。李新华f 7 5 】通过实验 优化支持电解质、p h 值、络合剂浓度等实验参数，在溶液中直接以s c n 。作 配位刘，采用玻碳电极同位镀汞的吸附伏安法测定锌。 j a s ，e i i e h f 7 叼等人采用流动注射结合f a a s 测定了铁基体中锌的含量， 通过使用阴离予交换树脂的在线分离消除铁在2 1 3 8 5 9 m 的基线干扰，氯化 锌通过2 m o i l 一1 h c l 洗脱出来，而在此浓度下氯化铁被析出。m 。a b e i a i r a l ”j 等人采用固体取样，g f a a s 测定了两种不同样品中的铺和锌的含量。s a k m a n l 7 8 】等人采用平台g f a a s ，研究了多种不同样品中，氯化镍对测定钻和 锌干扰，并测定了钴和锌的含量。s gn i k o l 豳a k j f 删等人采用微波消解样品， 使用x 射线荧光法和g f a a s 两种方法测定了克利特白酒中锌的含量，并对 两种方法的测定结果进行了比较。s a k m a n l 鲫】等人研究了在氯化钙存在的条 件下，采用平台g f 从s 测定不同样品中锌的禽量的机理。m 鼬n l i 【8 ”等人使 用二羟基二硫代磷酸盐作为螯合荆，采用流动注射吸附萃取一f a a s 测定了生 物样品中锌的含量。 1 4 课题的研究目的、意义和研究内容 1 4 1 课题的研究目的、意义 环境污染是人们面对的一个严峻事实，开发环境友好材料和生产富有营 养的绿色饮料都是当前的热门研究课题。无论是毒性极强的重金属元素，还 是人体必需的微量元素，其测定方法的研究非常重要。本课题包括三部分， 北京化丁大学硕士论文 全都是在产品生产过程中亟待解决的分析测试方法，本文建立的测定方法具 有很高很广的应用价值。 ( 1 ) 层硅和泡化碱中微量铁的测定目的和意义 层硅生产的主要原料是泡化碱，层硅中的少量铁对其性能有很大影响， 许多国家对泡化碱中铁的含量都有明确规定。f a a s 测量硅酸盐中的铁时， 大量的硅在高温下可能堵塞原子吸收光度计的燃烧器，对铁的测定干扰特别 大。为了消除测定过程中硅的干扰，一般试样经氢氟酸、硝酸、高氯酸消解 后，氟硅酸钠中的硅在4 5 0 高温下以四氟化硅的气态形式驱除。采用湿法 消化样品，耗时长，速度慢，污染严重。使用分光光度比色法测定硅酸盐中 铁含量，需要试剂种类多，步骤也比较繁琐。而且溶液颜色易变化，降低测 定准确度，溶液的有效期短。 本文研究目的之一就是寻找合适的基体改进剂来消除硅对铁测定的干 扰，建立一种f a a s 测定层硅秘泡花碱样品中铁含量的分析方法，分析方法 具有检出限低、准确度好、分析速度快、操作方便等优点。 ( 2 ) 涂料中痕量镉的测定目的和意义 随着人们生活水平的提高和社会的全面进步，建筑工程中通过形体、质 感、图案、色彩等反映艺术风格和审美情趣的装饰活动占有越来越重要的地 位，因此，使用包括涂料在内的各种装饰材料已变得越来越普遍。一般涂料 中含有的痕置或微量镉，其毒性对动植物和人类造成极大危害。锈的毒性与 镉的浓度及化学形态有关。镉对肾脏、肝、肺、睾丸、骨质均有损害、致癌。 因此，必须对涂料中痕量或微量镉进行检测。 本实验的另一研究目的是建立光控温g f a a s 测定涂料中痕量锅的方法， 本方法不仅快速，而且具有高的灵敏度和准确度。 ( 3 ) 啤酒中微量锌和铅的测定目的和意义 啤酒是人们日常生活中的“液体面包”，啤酒中的锌元素具有重要的生理 功能和营养作用，锌是人体生命必需的微量元素之一，成人体内锌含量约为 2 9 一3 9 ，仅次于铁。它广泛分布于人体所有组织中，以视网膜、胰岛及前列腺 等组织含量最高。然而，对于酒基体中锌的测定，目前的研究文献报道较少。 啤酒中的重金属铅，会严重地危害人们的身体健康，为严格控制其含量，应 建立分析方法对其检测分析。 北京化工大学硕士论文 在g f a a s 测定锌时，由于锌是非常灵敏的元素，各种干扰对测定影响 非常大，如何消除干扰是本实验中的难点。寻找合适方法消除g f a a s 测定 啤酒中痕量锌和铅的干扰，提高测定方法灵敏度和准确度、建立简便和适用 范围更大的分析方法，是本文的又一研究目的。本研究具有很大的应用价值 和实际意义。 1 4 2 课题的研究内容 本课题的研究内容主要包括以下几个方面： ( 1 ) 层状结晶二硅酸钠中铁含量的测定 利用f a a s 对层硅及其原料泡花碱样品中的铁含量进行测定，由于样品 中的硅对铁的测定影响很大，所以需要寻找一种合适有效的基体改进剂对硅 进行掩蔽，实现铁含量的准确测定。 ( 2 ) 涂料中痕量镉的测定 利用g f a a s 测定涂料中痕量镉，寻找提高方法灵敏度的措施，研究掩 蔽干扰的基体改进剂，建立一种灵敏度和准确度高、检测范围宽的分析方法。 ( 3 ) 啤酒中锌和铅含量的测定 研究最佳的啤酒样品处理方法，消除g f a a s 测定啤酒中痕量铅和锌时各 种干扰，寻找最优测定条件，建立一种快速简便、可靠性高的分析方法。 北京化工大学硕士论文 2 1 实验仪器与试剂 第二章实验部分 2 1 1 主要仪器 1 ) z - 8 0 0 0 型偏振塞曼原子吸收分光光度计( 日本日立公司) ； 2 ) 高性能铁、镉、锌、铅空心阴极灯( 北京有色金属研究总院) ： 3 ) 热敏石墨管( 北京有色金属研究总院) ： 4 ) 普通石墨管( 日本日立公司) ； 5 ) 1 8 0 一0 3 4 2 光学温度控制器( 日本日立公司) ； 6 ) 电子万用炉2 2 0 v a c1 0 0 0 w ( 北京光学医疗仪器厂) ： 7 ) 称量天平十万分之一单盘天平( 北京光学仪器厂) ； 8 ) 日立u 一3 3 1 0 分光光度计( 北京天美科技有限公司) ； 9 ) b s 2 2 4 s 电子天平( 北京赛多利斯仪器系统有限公司) ； 1 0 ) s c q 一2 0 0 型超生波清洗器( 上海声浦超声波设备厂) ； 1 1 ) v d 3 叭真空泵( 北京利朋优真空设备销售中心) ； 1 2 ) 玻璃仪器容量瓶( 1 0 0 m l 、5 0 m l ) ；比色管( 2 5 r n l 、1 0 m l )； 移液管( o 5 m l ，1 m l ，2 m l ，5 m l ，1 0 m l ，2 0 m l ) ； 抽滤瓶；5 0 i n l 烧杯；玻璃棒；表面皿。 2 1 2 主要试剂 实验所用试剂除注明外，均为分析纯。 1 ) 1 0 0 0 岭m l 一1 f e 标准储备液，1 0 0 0 烬h l l 1 c d 标准储备液，1 0 0 0 腭m l 。1 z n 标准储备液，1 0 0 0 蜉i n l - 1 p b 标准储备液( 国家标准物质研究中心) ； 2 ) 硅酸钠( 北京大兴亦庄中学化工厂) ； 3 ) 结晶氯化铝( 北京顺义遂化工厂) ； 4 ) 无水氯化钙( 北京红星化工厂) ； 5 ) 硼酸( 北京新光化学试剂厂) ； 6 ) 混合显色剂：称取邻菲罗啉o 5 9 ，加入冰乙酸2 m l ，溶解后加水5 0 0 n 1 l ， 盐酸羟胺5 9 ，乙酸钠l o o g ，溶解后以定性快速滤纸过滤，稀释至1 0 0 0 m l ； 7 1 氯化镧( 北京化工厂) ； 9 北京化工大学硕士论文 8 ) 硝酸镁( 北京化工厂) ： 9 ) 浓盐酸( 北京化工厂) ： 1 0 ) 硝酸铵( 北京化工厂) ： 1 1 ) 过氧化氢溶液( 北京化工厂) ： 1 2 ) 磷酸氢二铵( 北京化工厂) ； 1 3 ) 浓硝酸( 北京化工厂) ； 1 4 ) 实验用水为去离子水和二次蒸馏水。 2 1 3 实验样品来源 1 ) 层硅样品由某生产厂家提供； 2 ) 泡花碱样品由昆明市浩源化工厂、昆化化工厂、永丰化工厂、耀龙化工厂 生产： 31 涂料样品来源见表2 1 。 表2 1 涂料样品的生产厂家 t a b2 11 1 l em 柚u f 配t 叭so f p a i n ts 哪p l e s 样品编号 123 45 天津天农制漳有 天津天衣捌漆有红狮涂料国际油漆红狮涂料国际油漆 生产厂家北京涂料厂 限公司( 绿)蹑公司( 自)有限公司( 黄)有限公司( 自) 批号 t - 0 5 0 1 2 7蕾0 5 0 3 3 4t - 0 5 0 3 3 3t - 0 5 0 2 7 6t - 0 5 0 3 l o 4 1 啤酒样品购自超市，啤酒品牌及生产日期见表2 2 。 表2 2 啤洒样品的名称 t l b 2 - 2 n 锄酷o f b e e rs 唧l e s 样品编号 l23456 7 8 样品名称燕京睥滔青岛啤酒喜力雌滔百玻啤滔 韩日啤酒雪花啤滔全麦啤酒蓝带啤酒 2 0 0 5 0 4 1 92 0 0 5 0 8 2 32 0 0 5 1 92 0 0 5 0 6 2 72 0 0 s 0 8 0 22 5 0 6 2 42 0 0 5 0 7 2 32 0 0 5 0 5 0 7 生产日期 1 8 ：2 52 3 ：5 l l l ：5 60 0 ：4 21 2 ：3 80 9 ：2 41 5 ：3 31 9 ：5 6 2 2 仪器最佳工作条件 实验所用原子吸收仪器最佳工作条件如表2 3 、表2 4 、表2 5 、表2 6 所示。 1 0 北京化丁大学硕士论文 表2 3 火焰原子吸收法测定铁的仪器工作条件 t a b2 - 3o p e r a t i n gc on d i t i o n so f 吣t m m e mf o ri r o nd e t e r m i n a t i o nb yf a a s i 测定元索 波长 光谱通带灯电流火焰高度乙炔流量 卒气流量 f e2 4 83 n m02 n m1 5 m a75 m m2 3 l m j n 。95 l m l n 。 表2 4 光控温石墨炉原子吸收法测定镉的仪器工作条件 t a b2 4c o n d i t i o n so f c dd g c e r n l i n 鲥o nb yg f a a su n d e ro p t i c a lt e m p e r a t u r ec o n t r o l 元素技长捩缝灯电流载气流速原子化器原子化载气流逮进样量 c d2 2 8 8n ml3 n m75 m a2 0 0m l - m i n _ i 普通石墨管 3 0m l - m i n 2 0 u l 表2 5 石墨炉原予吸收法测定锌的仪器工作条件 t a b2 - 5c o n d n i o i l so f 西n cd e t e m i n a t k nb yg 队a s 波长2 1 38 m 干燥阶段8 0 1 2 0 ，3 0 s 光谱通带1 3 m灰化阶段3 0 0 。3 0 s 戴气流量2 0 0m l m m - 1 原子化阶段 1 9 0 0 ，8 s 原子化载气流量3 0 0m l - m i n l l清除阶段2 4 0 0 ，3 s 进样量 l o u l测量方式峰高 表2 - 6 石墨炉原子吸收法测定铅的仪器工作条件 t a b2 - 6c o n d i t i 明so f i 髓d 蛔i n a t i o nb yg f a a s 被长2 8 3 3 n m 干燥阶段 8 0 _ 1 2 0 ，j o s 光谱通带1 3 m灰他阶段6 0 0 ，3 0 s 载气流量 2 n 山m 计原子化阶段1 9 0 0 _ 2 0 0 0 ，6 s 原子化载气流量3 0 0l r i l 加i 旷清除阶段2 4 ，3 s 避样量 2 0 u l铡量方式蜂高 2 3 样品处理 2 3 1 层硅和泡花碱样品的处理 准确称取o 1 9 样品于1 0 0 m l 烧杯中，加入5 m l 水，加热微沸1 m i n ( 不 断搅拌防止暴沸) ，加入盐酸( 1 + 3 ) 4 m l 。继续加热溶解l m i n 。冷却后将溶 液定量转移到】o o m l 容量瓶中，加入一定浓度的硼酸溶液，定容后硼酸浓度 6 9 l - 1 ，摇匀。同时作试剂空白。 2 3 2 涂料样品的处理 实验中采用溶剂萃取法和干法两种方法处理样品，进行比较。先把涂料 北京化工大学硕士论文 样品涂在玻璃板上，在空气中常温干燥1 2 天。注意涂层均匀不要太厚，以 加快干燥的速度。等到玻璃板上的涂料样品完全干燥后进行下一步的处理。 ( 1 ) 溶剂萃取法 准确称取l 3 9 干燥后的涂料样品，放在l o o m l 的烧杯中，加入少量的 盐酸，电磁搅拌溶解1 h ，使可溶性镉充分溶解。再将处理好的样品过滤转移 到2 5 m l 的比色管中，用二次水冲洗烧杯3 次，转移到2 5 m l 的比色管中， 再用二次蒸馏水定容，待测。溶剂萃取法测量可溶性镉的含量。 ( 2 ) 干法 准确称取0 2 9 样品，放在坩埚中，在电子万用炉上加热，一直到样品变 为灰白色粉末状物质。再加入少量的盐酸，稍加热以加速溶解，注意不要把 溶液蒸干了。再将处理好的样品溶液过滤，转移到2 5 m l 的比色管中，用二 次蒸馏水冲洗坩埚3 次，转移到2 5 m l 的比色管中，用二次蒸馏水定容，待 测。千法测量涂料中镉元素全含量。 2 3 3 啤酒样品的处理 采用真空法进行啤酒样品的脱气( 在抽真空的过程中不能摇动抽滤瓶， 因为啤酒样品中含有表面活性剂，所以如果摇动抽滤瓶，排气的效果就达不 到) 。测定锌时，用移液管移取2 0 m l 已经脱气的啤酒样品于5 0 m l 干燥洁净 的小烧杯中，向其中加入5 m l 浓硝酸，然后加热直至无气泡选出。测铅时， 准确吸取5 0 m l 的已经脱气的啤酒于2 5 0 m l 的烧杯中，向其中加入l o n 也浓 硝酸，加热直至无气泡逸出。向经浓硝