（营养与食品卫生学专业论文）固相光度法检测食品中微量镉的研究.pdf

天津科技大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究 成果。除文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发 表或撰写的成果内容。对本文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后果由本人承担。 作者签名：常奴 日期：沙d 分年；月2 9 日 专利权声明 本人郑重声明：所呈交的论文涉及的创造性发明的专利权及使用权完全归天津科 技大学所有。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：席戎 日期：加学年；月2 占日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权天津科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 。保密口( 请在方框内打“寸) ，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 一 不保密圈( 请在方框内打“、”) 。 作者签名： 导师签名： 日期：2 0 0 0 0 年岁月毋日 日期：2 0 0 , t 年；月3 日 要 积性毒性。镉的检测方法很多，包括光度分 析法、电化学法、原子吸收和原子荧光等方法。分光光度法具有灵敏、快速、简单、 便宜等优点，近些年来发展起来的固相光度法集分离、富集、测定于一体，不仅具有 经典溶液相光度法的优点，而且灵敏度大幅提高，因而引起人们的研究重视。 本课题选择了一种高灵敏度三氮烯显色剂邻羟基苯基重氮氨基偶氮苯进行镉的 光度分析研究，成功选择了一种适合固相光度的优秀固相载体大孔吸附树脂d 4 0 2 0 ； 分别在溶液相和固相中对光度反应条件进行了优化。在表面活性剂t r i t o n x - 1 0 0 存在 下，p h1 0 5 的硼砂一氢氧化钠缓冲溶液中，镉与显色剂进行络合显色反应，反应后的 树脂粒颜色发生变化，填入特制的1h i m 比色皿中，分别在5 5 7n l n 和8 0 0n l t i 处测定 其吸光度值，光度反应的表观摩尔吸光系数可达1 6 6 x1 0 7l m o l e m ，比溶液相中分光 光度法高出两个数量级。 当溶液中镉浓度在3 1 0 0 嵋几范围内时，浓度和吸光度值具有良好的线性关系， 方法的检出限和定量限分别为0 9 嵋几和2 9 “g l 。实验选用浓度为1 0 烬几和5 0 “g l 的镉标液，分别进行了1 6 次平行测定，测定结果的相对标准偏差为3 6 和2 8 ， 说明本法具有较好的精密度。 还试验了共存离子对测定的影响，结果发现大部分共存离子对吸光度的影响在可 允许的范围内，h 9 2 + 、n i 2 + 、c 0 2 + 、c u 2 + 、f e 3 + 、a 矿对吸光度的影响较大，通过加入 2m l 乙酰丙酮、丁二酮肟、焦磷酸钠和硫氰酸钾的混合掩蔽剂，可以有效掩蔽干扰 离子，以上干扰离子的允许量至少可提高5 倍以上。 用本方法对食品和水样实际样品进行了检测，与标准方法石墨炉原子吸收法进行 了比较，并进行了添加标准回收试验，证明本法具有较好的准确度。 实验还对固相反射光度法进行了初步研究和探讨，并与本法( 固相透射光度法) 进行了比较，发现本法在灵敏度上要优于反射光度法；而反射光度法在精密度上要优 于本法。 关键词：固相光度法；镉；重金属：邻羟基苯基重氮氨基偶氮苯；大孔吸附树脂；食 品：水 a b s t r a c t c a d m i u mi sah e a v ym e t a le l e m e n tw i t ha c c u m u l a t i o nt o x i c i t y v a r i e dm e t h o d s h a v eb e e nd e v e l o p e df o rd e t e r m i n a t i o no fc a d m i u m ( i i ) s u c ha sa a s ，a f s ，i c p m s ， e tc e t e r a t h es o l i d - p h a s es p e c t r o p h o t o m e t r y ( s p s ) i sat e c h n i q u ew h i c hc a np r o v i d e v a r i o u si m p o r t a n ta d v a n t a g e s ：h i g hs e n s i t i v i t y ，s e l e c t i v i t ya sw e l la s s i m p l i c i t ya n d s p e e d ，m a k et h em e t h o di n d i s p e n s a b l ei na n a l y s i so fc a d m i u m ( i i ) i nf o o ds a m p l e s a h i g h l ys e n s i t i v ea n ds e l e c t i v es o l i d - p h a s es p e e t r o p h o t o m e t r i cm e t h o df o rt h e d e t e r m i n a t i o no ft r a c ea m o u n t so fc a d m i u m ( i i ) i sd e s c r i b e d c a d m i u m ( 1 1 1w a s s o r b e d o nac r o s s l i n k e d - s t y r e n e - t y p em a c r o p o r o u sa d s o r p t i o nr e s i nd 4 0 2 0a sa c d ( i i ) 一o - h y d r o x y b e n z e n e d i a z o a m i n o a z o b e n z e n e ( d h d a a ) c o m p l e x i np h10 5 b o r a xb u f f e r , r e s i np h a s ea b s o r b a n c e sa t5 5 7a n d8 0 0n mw e r em e a s u r e dd i r e c t l y w i t ha na p p a r e n tm o l a ra b s o r p t i v i t yo f1 6 6 x10 7 l m o l c m ( 8 2 一f o l do fi ti ns o l u t i o n ) t h el i n e a rr a n g eo ft h ed e t e r m i n a t i o nw a s3 0 - 10 0l x g li na q u e o u ss o l u t i o n t h e d e t e c t i o nl i m i ta n dt h eq u a n t i f i c a t i o nl i m i tw e r ef o u n dt ob e0 9a n d2 9 p g l ， r e s p e c t i v e l y 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 f16r e p l i c a t ed e t e r m i n a t i o n so f1 0 “g e a d m i u m ( i i ) i n1 0 0m ls a m p l e sw a so f3 6 a n d5 0 嵋c a d m i u m ( i i ) i n1 0 0m l s a m p l e sw a so f2 8 t h et o l e r a n c el i m i to fc o e x i s t e n ti o n sw a sa l s oi n v e s t i g a t e d m o s to ft h e ma r ei n t o l e r a b l ea m o u n t f o rp r a c t i c a l a n a l y s e s ，2m lm i x e dm a s k i n gr e a g e n tw h i c h c o n t a i n sa c e t y l a c e t o n e ，d i m e t h y l g l y o x i m e ，n a 4 p 2 0 7a n dk s c nu s e dc a ne l i m i n a t e t h ei n t e r f e r e n c e sc a u s e db yc u ，f e ，c o ，n ia n dh g t h ep r o c e d u r ew a sv a l i d a t e db y a a sw i t ht h er e s u l t si na g r e e m e n tw i t ht h et r u ev a l u e s t h em e t h o dw a sa p p l i e dt o t h ed e t e r m i n a t i o no fc a d m i u m ( i i ) i nf o o d a n d w a t e rs a m p l e sw i t h s a t i s f a c t o r y r e s u l t s s o l i d 呻h a s ed i f f u s e - r e f l e c t i o ns p e c t r o p h o t o m e t r y ( r f s p s ) m e t h o dw a sa l s o d e v e l o p e da n dw a sc o m p a r e dw i t ht h ep r o p o s e dm e t h o d ( t r a n s m i s s i o n s p s ) i t s h o w e dt h a tr f - s p sh a sb e t t e rr e p r o d u c i b i l i t yt h a nt h et r a n s m i s s i o n s p s ，a sw e l l a st r a n s m i s s i o n s p sh a sb e t t e rs e n s i t i v i t yt h a nr f s p s k e yw o r d s ：s o l i d - p h a s es p e c t r o p h o t o m e t r y ( s p s ) ，c a d m i u m ，h e a v ym e t a l ， d h y d r o x y b e n z e n e d i a z o a m i n o a z o b e n z e n e ( o - h d a a ) ，m a c r o p o r o u s - a d s o r p t i o n r e s i n ，f o o d ，w a t e r 目录 1 1 1 1 分布2 5 ? o ooo oo o ooo 0 0 6 1 2 镉的分析方法6 1 2 1 样品的前处理方法6 1 2 2 电化学分析法7 1 2 3 原子光谱法7 1 2 4 生物化学方法1 0 1 2 5 化学发光法和荧光法1 0 1 2 6 光度分析法1 0 1 3 镉光度分析中的显色剂”1 0 1 3 1 镉试剂综述l o 1 3 2 三氮烯类试剂的一般特性”1 1 1 3 3 三氮烯类试剂显色反应干扰的掩蔽与排除1 2 1 3 4 邻羟基苯基重氮氨基偶氮苯”1 3 10 4 固相光度法1 4 10 4 1 固相光度法的原理1 4 1 4 2 固相光度法的显色方法1 6 10 4 3 固相光度法的吸光度测量方法1 7 1 4 3 固相光度法的反应机理与特性1 7 1 4 3 其他固相光度法1 8 10 4 3 固相光度法的应用1 9 1 5 本实验的意义与主要研究内容2 0 2 材料与方法2 1 2 1 材料与试剂”2 1 2 2 主要实验仪器与设备2 2 2 3 材料的处理与试剂的配制2 2 2 - 3 1 材料的处理2 3 2 3 2 试剂的配制2 3 2 4 实验方法2 4 2 4 1 溶液相光度法实验步骤2 4 2 4 2 d 4 0 2 m 咿h d a a 的制备”2 5 2 4 3 固相光度法实验步骤2 5 2 4 4 样品的处理与测定2 6 2 4 5 原子吸收实验方法2 6 2 4 6 饱和吸附容量和分散系数的测定2 7 2 4 7 反射光度法实验2 7 3 结果与讨论2 9 3 1 固相光度载体的选择”2 9 3 2 吸收光谱3 0 3 3 溶液相光度法实验条件的优化“3 0 3 4 固相光度法实验条件的优化”3 0 3 4 1 反应酸度的影响3 0 3 4 2 缓冲溶液与离子强度的优化3 l 3 4 3 表面活性剂用量的优化3 3 3 4 4 树脂用量与反应总体积比例的优化3 4 3 4 5 反应时间、转速、温度对反应的影响与优化3 6 3 4 6 树脂粒径对反应的影响及优化3 7 3 4 7 离心速度和时间对测定的影响及优化3 7 3 5 稳定性实验与络合物配比”3 7 3 6 共存离子的影响与掩蔽3 8 3 7 定量分析指标”3 9 3 7 1 标准曲线3 9 3 7 2 方法的灵敏度”3 9 3 7 3 方法的精密度一4 0 3 7 4 不同步骤的比较4 0 3 7 5 饱和吸附容量与分散系数4 l 3 8 原子吸收方法的建立4 l 3 9 方法的应用4 2 3 1 0 固相反射光度法4 5 4 结论4 6 5 展望 4 7 参考文献 攻读硕士学位期间所发表的论文” 致谢” 4 8 5 4 5 5 天津科技大学硕士学位论文 1 前言 1 1 镉 镉( c a d m i u m ) 原子序数4 8 ，是一种有色重金属元素，具有蓄积性，在人体内半 衰期长达1 6 3 0 年。镉污染问题已受到世界各国高度重视，美国农业委员会把镉列为 当前最重要的一种农业环境污染物，美国毒性管理委员会( a t s i m ) 已把镉列为第六 位危害人体健康的有毒物质，联合国环境规划署( d n f p ) 也把镉列入重点研究的环 境污染物，世界卫生组织( w t o ) 则将其作为优先研究的食品污染物；1 9 8 7 年镉被 国际癌症学会( i a r c ) 定为i ia 级致癌物，1 9 9 3 年被修订为ia 级致癌物，即人类 致癌物。我国是重金属丰产国家，镉污染现象也相当严重，因此，环境中镉的监测与 控制越来越受到重视。 1 1 1 镉的物理化学性质 镉位于周期系第1 ib 族，是一种灰色而有光泽的金属，原子量为1 1 2 4 l ，密度为 8 6 4 2g c m 3 ，有延性和展性，可弯曲。镉的熔点为3 2 1 0 3 ，沸点为7 6 5 。镉的化 合价为2 ，常温下镉在空气中会迅速失去光泽，表面上生成棕色氧化镉，可防止镉进 一步氧化。镉不溶于水，能溶于硝酸、醋酸，在稀盐酸和稀硫酸中缓慢溶解，同时放 出氢气。镉有1 0 6 c d 、1 c d 、1 1 0 _ 1 1 4 c d 、1 1 6 c d 多种同位素，其各自的含量依次为1 2 2 、 o 8 8 、1 2 3 9 、1 2 7 5 、2 4 0 7 、1 2 2 6 、2 8 8 6 和7 5 8 。 镉盐大多数为无色，但硫化物为黄色或橙色。由于镉化合物大多溶于水，因此不 论从消化道、呼吸道都能被吸收进入机体，对全身器官系统发生作用，但不能进入胎 儿和乳中。 1 1 2 镉的用途与来源 在2 0 世纪早期，镉盐仍然被应用于诸如杀虫剂、防腐剂、杀螨剂、杀线虫剂并 且被写入各种药典。镉赫在被发现后，迅速应用于颜料生产和合金制造中。其大规模 应用集中在2 0 世纪四十年代，当时电话线都用镉一铜合金制造；在核反应堆中，镉作 为一种优良的中子吸收剂而被应用：镉盐在塑料工业中被用作稳定剂；镉磷酸盐用于 电视机生产；镉盐还用于闪烁计数器、蝴线显示器、半导体、镍一镉蓄电池和釉瓷 制造中。自2 0 世纪六十年代，镉的毒性被确证后，镉才被禁止使用。 镉在自然环境中的来源是由种种因素造成的，一方面，通过火山爆发和植物吸收 将镉引入人类环境中；另一方面，人类活动造成的镉的释放，比如采矿冶炼工业、煤 和石油的燃烧和垃圾焚烧等。农产品中的镉主要来自磷肥和污泥肥料( s l u d g e - b a s e d f e r t i l i z e r s ) 。镉常与磷酸盐矿伴生，镉在磷酸盐矿的含量与其地质学起源有关，比利时 学者b e a u f a y s 调查发现【1 1 ，镉在3 1 种磷肥中的含量从0 1 8 0m 眺g 不等。a n d e r s o n 2 计算出，如果肥料中的镉含量大于8m g & g ，其将对农田表层土壤造成污染。由于垃 1 前言 圾填埋而造成的地下水的镉污染，主要扩散方向为垂直扩散，其次也有水平扩散。 1 1 3 镉在环境中的存在与分布 1 1 3 1 镉在环境中的分布状况 镉在自然界中分布很广，但是其含量微小。镉在地壳中的含量为o 1 5 o 2 0m g & g 。 镉在地壳中常以硫镉矿存在，并常与锌、铅、铜、锰等矿共存，所以在这些金属的精 炼过程中都排出大量的镉，污染环境。 表l l 环境样本中的镉的一般含量 t a b l e1 - 1t y p i c a lc a d m i u mc o n c e n t r a t i o n s 越m e a s u r e di na r a n g eo f e n v i r o n m e n t a ls a m p l e s 样品含量样品含量 空气 n g m 3 鱼类 5 - 2 0 0 偏远地带 茎 花果 籽粒。 水中生物对镉的富集力较强，如藻类可富集1 1 2 0 倍的镉，鱼类可富集1 0 3 1 0 5 倍的镉。一般鱼粉含镉量要高于植物性饲料( 植物性饲料平均为0 5m g k g ，鱼粉中平 均达1 2m g k g ，而污染区的鱼粉含镉量高达2 5m g k g ) 。动物体内镉含量受摄入日粮 中镉含量、摄入镉的时间长度、年龄、性别及环境的镉污染程度的影响。饲喂含镉量 高的日粮，肝脏和肾脏中镉含量增加较多，但皮肤、肌肉和脂肪中镉含量增加较少。 随着工业的发展带来的环境污染，环境中镉含量逐年增加，并给动物和人类带来 了一定的影响。在蛤贝中镉含量1 9 9 7 年的结果比1 9 9 0 增高两倍。表1 1 列出了典型 的环境样本中镉含量。 环境中镉含量的变化可以由人体内镉含量的变化反映出来，典型的人体和主要器 官的镉含量见表1 - 2 。而且，镉的出现其实与锌、铅、铜的使用有关，在远古时代人 们就开始利用这些金属，在镉元素发现之前，镉通过这些金属的使用已经被大量带入 到环境中，从中世纪到现在，估计整个人类活动区的镉水平已经升高了1 0 0 多倍。 表1 - 2 镉在人体特定器官中的浓度和身体中的总体含量 t a b l e1 - 2c a d m i u mc o n c e n t r a t i o ni ns p e c i f i co r g a n sc o n t r a s t e dw i t ht o t a lb o d yb u r d e n 器官 镉含量 器官 镉含量 普通人群镉污染人群普通人群镉污染人群 体内总体水 _ o _ h d a a i nr e s i np h a s e 样品槽 白板 图2 3 反射光度法的样品池 f i g 2 - 3p o w d e rs a m p l eh o l d e ri nd i f f u s er e f l e c t i o nm e s u r e m e n t 天津科技大学硕士学位论文 3 结果与讨论 3 1 固相光度载体的选择 选择合适的固相光度载体应符合以下条件：与待测物质及试剂不发生化学反 应：有一定的透光性；疏水性好，对非极性的显色剂o - h d a a 吸附能力强，在 水相中不宜离解；比表面积大，能与待测金属离子充分接触，最好能对待测混合金 属离子起到一定的分离富集效果。 综合以上几点，本实验选择了大孔吸附树脂x - 5 、d 4 0 2 0 、d 4 0 0 6 ；弱酸性阳离 子交换树脂d 1 5 1 、d 1 5 2 ；螯合树脂d 4 0 1 、d 4 1 8 ；弗洛里硅土；活化硅球；香烟过 滤嘴和键合c 1 8 硅胶进行比较。实验发现大孔树脂d 4 0 2 0 、x 一5 、d 4 0 0 6 和键合c 1 8 硅胶满足以上条件，通过进一步筛选，最后选择大孔吸附树脂d 4 0 2 0 作为固相光度的 载体。具体的比较结论见表3 1 。 表3 1 固相光度载体的选择 t a b l e3 - 1c o m p a r a t i o no fs o l i dp h a s ec a r r i e r 3 结果与讨论 3 2 吸收光谱 在溶液相中，o - h d a a 和c d ( i i ) 形成l ：3 的红色络合物，络合物的最大吸收波 长为5 2 3n n ，m a a 乙醇溶液的最大吸收波长为4 3 0n i l l ，显色反应对比度9 3d h l 。 在树脂相中，d 4 0 2 0 树脂本色为半透明乳白色颗粒，负载了d h d a a 后为黄色， 其最大吸收波长为4 2 0n l n ；d 4 0 2 肚伊h d a a - c d ( i i ) 复合物的最大吸收波长为5 5 7n m ， 显色反应对比度1 3 7n l t l 。 图3 1 显示c d ( i i m d a a 络合物在溶液相和树脂相中的吸收曲线，以试剂空 白作为参比，溶液相光度法c d 2 + 浓度为2 0 0 嵋几；固相光度法中溶液c d 2 + 浓度为4 0 “g l 。显示出固相光度法比传统的溶液相光度法灵敏度有明显提高，而且最大吸收波 长红移3 4n m ( 溶液相中5 2 3n n l ，树脂相中5 5 7r i m ) ，估计是此树脂光度法反应体系 给显色络合体系更大的7 【键离域。 4 5 05 0 05 5 06 0 06 5 07 0 0 波长( t a m ) 图3 一ld - i h d a a - c d 络合物以d _ h d a a 为参比的吸收光谱图 f i g 3 - 1n e ta b s o r p t i o ns p e c t r ao fc d ( i i _ d - h d a as p e c i e s ( 1 ) 溶液中：c c a ( n ) 2 0 0 腭几，c d h d a a0 2g ，l ，p h1 0 5 ，1 0m m 比色池， 摇动反应1 5m i n 达到平衡，反应体积2 5m l = ( 2 ) 固相中：c o g i i ) 4 0 蚓l ，p h1 0 5 ，7 0m gd 4 0 2 0 - o - h d a a ，1m m 比色池， 摇动反应2 0m i n 达到平衡，反应体积1 0 0m l 。 3 3 溶液相光度法实验条件的优化 对经典溶液相光度法的实验条件进行了优化，在2 5m l 容量瓶中，得到如下条 件：p h1 0 5 ，硼砂一氢氧化钠缓冲溶液的用量5m l ，5 ( v v ) t r i t o n x - 1 0 0 的用量3 m l ，0 2g lo - h d a a 乙醇溶液的用量2 5m l ，反应1 5m i n 达到平衡，在5 2 3n n l 波 长下，以试剂空白为参比测定吸光度值。 3 4 固相光度法实验条件的优化 l 8 6 4 2 0 仉 乳 仉 吼 醚求昏 天津科技大学硕士学位论文 3 4 1 反应酸度的影响 反应液的p h 值对显色反应影响较大，过酸和过碱都会影响d - h d a a 与c d 2 + 的络 合显色反应，d - - h d a a 在过酸的条件下( p h 1 2 ) 又直接变为蓝紫色。 实验测定了不同p h 下( p h3 1 2 ) 的络合物的吸光度值( c d 2 + 浓度4 0 “g l ，其 它依步骤c ) ， 如图3 - 2 所示，在p h3 8 时，络合反应基本不进行，吸光度值很小； 当p h 8 时，吸光度明显升高；在p h1 0 , - , 1 1 时吸光度值最大且较稳定，最后选择p h 1 0 5 进行实验。 l 0 8 堪0 6 紫 督0 4 o 2 0 67 891 0 l l 1 21 3 p h 图3 - 2 反应溶液p h 值对吸光度的影响 f i g 3 2i n f l u e n c eo f p hi nt h e c o l o r i m e t r i cr e a c t i o n 用1m o l l 的盐酸洗涤络合后的树脂，c d 2 + 和o - - - h d a a 能够被完全洗脱下来，所 以树脂可以被重复利用；考虑到树脂比较便宜，用量也较少，所以每次实验所用的树 脂均为新鲜的树脂。 3 4 2 缓冲溶液与离子强度的优化 3 4 2 1 缓冲介质的选择 本实验选用了氨水一氯化铵缓冲溶液、b r i t t o n - r o b i n s o n 缓冲溶液( 硼酸、乙酸、 磷酸和氢氧化钠的混合缓冲液) 和硼砂一氢氧化钠缓冲溶液进行比较。在本法中，实 验结果表明以硼砂缓冲液为介质的灵敏度要优于其它缓冲溶液( 图3 - 3 ) 。 3 结果与讨论 1 2 l 0 8 倒 米0 6 登 0 4 0 2 0 氨水氯化铵硼砂氢氧化钠 b r i t t o n r o b i n s o n 图3 - 3 不同缓冲溶液对吸光度值的影响 f i g 3 a b s o r b a n e eo ft h ec o l o r e dc o m p l e x i nd i f f e r e n tb u f f e rs o l u t i o n s 而硼砂缓冲液的选择性略差于氨水缓冲溶液( 表3 - 2 ) ，这与h s u 等人的实验结 果一致【8 9 1 。综合灵敏度和选择性，主要考虑灵敏度，最后确定以硼砂_ 氢氧化钠缓冲 溶液为介质进行p h 的控制。 表3 - 2 不同缓冲溶液与共存离子允许量 t a b l e3 - 2t o l e r a n c el i m i to ff o r e i g ni o n si nd i f f e r e n tb u f f e rs o l u t i o n s 对于测定1 0 0m l 中2 0 烬几的c d 2 + ，当其误差不超过4 - 5 时，测得共存离子的允许量 表内数据为共存离子允许浓度比c d z + 浓度的倍数，均为三次测定结果的平均值 3 4 2 2 缓冲溶液的用量 选用0 1m o l lp hl o 5 的硼砂一氢氧化钠缓冲溶液进行缓冲溶液用量的优化实验 天津科技大学硕士学位论文 ( c d 2 + 浓度4 0 嵋几，其它依步骤c ) ；图3 - 4 表示了硼砂一氢氧化钠缓冲液( 0 8 0m l ) 用量与吸光度值的关系，由图可以看出，硼砂缓冲液用量大于1 5m l 时，吸光度值最 大而且稳定；优化结果选择硼砂缓冲液的加入量为2 0m l 。 l 0 8 羹o 6 督o 4 0 2 0【一j一j，、j。j。一 02 04 06 08 0 硼砂一氢氧化钠缓冲溶液( m l ) 图3 _ 4 缓冲溶液用量对吸光度值的影响 f i g 3 4i n f l u e n c eo ft h ev o l u m eo fb o r o xb u f f e rs o l u t i o n 3 4 2 3 离子强度对吸光度的影响 用硼砂一氢氧化钠缓冲溶液来调节溶液的离子强度，试验发现，当溶液中n a 2 8 4 0 7 的浓度低于0 5m o l l 时，离子强度对吸光度的影响很小。当大于这一浓度时，吸光 度值迅速减小，原因可能是由于缓冲溶液中阴离子与树脂阴离子位点共同竞争c d 2 + 的结果1 9 0 j 。 3 4 3 表面活性剂用量的优化 表面活性剂对实验的影响较大，作为增溶剂和增敏剂能够有效的改善 d 4 0 2 0 - o - h d a a 与镉离子的络合情况，大大提高了反应的灵敏度。试验选用了多种 表面活性剂( t w e e n - 2 0 、乳化剂o p - 1 0 、s d s 和t r i t o n x - 1 0 0 ) ，结果显示在5 的 t r i t o n x - 1 0 0 存在下络合物吸光度值最大；将d 4 0 2 0 _ 伊i h d a a 在5 ( v v ) 的 t r i t o n x - 1 0 0 溶液中浸泡2h ，并未发现有o - h d a a 解离的现象，所以优化结果选择 5 的t r i t o n x - 1 0 0 溶液进行以后的实验。 图3 5 表示了t r i t o n x - 1 0 0 溶液的用量与吸光度值的关系( c d 2 + 浓度4 0 “g l ，其 它依步骤c ) ，如图所示，t r i t o n x - 1 0 0 能够大大提高反应的灵敏度，当其用量大于2m l 时，吸光度值最大而且稳定，优化结果选择3m l 作为t r i t o n x - 1 0 0 的用量，此时络合 反应在1 5m i n 即可达到平衡。 3 结果与讨论 1 2 l 0 8 瑙 装0 6 整 o 4 o 2 o o24681 0 5 t r i t o n x - l0 0 ( m l ) 图3 _ 5t r i t o n x - 10 0 用量对吸光度的影响 f i g 3 _ 5i n f l u e n c eo ft h ev o l u m eo ft r i t o n x - 10 0 实验还发现，虽然增加t r i t o n x - 1 0 0 的用量不能持续增加吸光度值，但是却可以 提高显色反应的平衡速度，当t r i t o n x - 1 0 0 溶液的用量小于2m l 时，平衡时i 刈大约 4 5m i n ，用量在3m l 时，1 5m i n 即可达到平衡，当用量增大到8m l 的时候，络合反 应在7m i n 时就达到平衡，但考虑到反应速度并非该实验的一个重要条件，优化结果 选择5 ( v v ) 的t r i t o n x - 1 0 0 水溶液3m l 。 3 4 4 树脂用量与反应总体积比例的优化 3 4 4 1d 4 0 2 0 _ 伊- h d a a 用量对反应的影响 式( 3 1 ) 为树脂相固相光度法定量的基本理论公式( 参见1 4 1 1 ) ，树脂 d 4 0 2 0 - - o - h d a a 的用量与吸光度的关系也符合此公式： 彳： 丛鱼兰 式( 3 一1 ) m r + ( 1 0 0 0 v jd 、) 式中岛表示固相表观摩尔吸光系数( 7 0 7 x 1 0 6 9 m o l e m ，见3 7 2 ) ，表示光程( 0 1 c m ) ，c o 表示镉的初始浓度( 3 5 6 x 1 0 - 7m o l l ) ，v 表示溶液的总体积( 0 1l ) ，d 表 示分散系数( 1 2 5 x 1 0 5m u g ，见3 7 4 ) ，朋，表示d 4 0 2 0 - - o - - h d a a 的用量( o 0 7g ) ， 在本实验中，1 0 0 0 v d = 1 0 0 0 0 1 1 2 5 1 0 5 = 8 0 l 旷g ，其值小于m ，的二十分之 一，可以被忽略，所以式( 3 一1 ) 可以简化为式( 3 - 2 ) ： a ：c , i , c o v ：k 式( 3 - 2 ) m r m r 由式( 3 - 2 ) 可以看出，树脂d 4 0 2 0 - o - h d a a 用量对测定吸光度值有很大的影响， 在其他条件固定的情况下，吸光度值与树脂用量成反比例。k 的理论值：k = 7 0 7 1 0 6 0 1 3 5 6x1 0 7 o 1 = 0 0 2 5 2g 。 实验固定了液体总量( 1 0 0m l ) ，选用5 0 - 5 0 0m g 的d 4 0 2 0 - - o - h d a a 进行试验 天津科技大学硕士学位论文 ( c d 2 + 4 0 肛g l ，其他条件依照步骤c ) ，如图3 - 6 所示，d 4 0 2 0 - - o - h d a a 用量越小， 吸光度值越高。当树脂用量小于6 0m g 时，实验操作变得很困难且不够填充比色皿， 故优化结果选择适合操作的树脂用量7 0m g 。 1 2 l 趔0 8 禁0 6 督0 4 0 2 0 01 0 02 3 0 04 0 05 0 06 0 0 d 4 0 2 0 - o - h d a al 拘i ( m g ) 图3 _ 6 树脂用量对显色反应影响 f i g 3 “i n f l u e n c eo f t h em a s so fd 4 0 2 0 - - o - h d a a 以1 m ，为横坐标，a 为纵坐标作图，a 与1 m ，符合正比例关系，其线性回归方 程见式( 3 3 ) ，k = 0 0 2 0 5 ，与理论值( k = 0 0 2 5 2 ，式3 2 ) 基本一致。 a = 0 0 2 0 5 4 - 0 0 9 1 9 ( ：0 9 9 7 )式(3-3)9r09 9 7= i 2 瓦 肌， 3 4 4 2 反应总体积量对反应的影响 由式( 3 一1 ) 可得到反应溶液总体积量与吸光度值的理论关系式( 3 - 4 ) ： a ：c s i , c o v ：k v式( 3 - 4 ) 棚， 根据式( 3 _ 4 ) 可以计算出k 的理论值：k = 7 0 7 1 0 6 0 1 3 5 6 1 0 o 0 7 = 4 6 0l - ! 实验固定了树脂用量，选用1 0 1 0 0 0m l 液体总量进行试验( c d 2 + 4 0 l g l ) ，如 图3 _ 6 所示，液体反应总体积越大，测定的灵敏度越高；并且液体总量在2 5 2 0 0m l 范围内有良好的线性关系，随着液体量的进一步增大，实验操作变得困难，并且超出 了线性范围，所以选择2 5 - 2 0 0r n l 液体总量进行以后的样品测定。 3 结果与讨论 o2 0 04 0 06 0 08 0 01 0 0 01 2 0 0 反应总体积量( m l ) 图3 _ 7 液体量的影响 f i g 3 _ 7i n f l u e n c eo fv o l u m eo fs a m p l e 液体量y 在2 5 - - 2 0 0m l 范围内与吸光度值具有良好的线性关系，得到线性回归方 程式( 3 _ 5 ) ： a = 3 9 0 v - i - 0 3 6 8( r = 0 9 9 9 ，0 0 2 5l y 0 2l )式( 3 5 ) 从理论上看；液体量越大，树脂相对于液体的量越小，吸光度值就越大，灵敏度 越高。然而，增大液体量，一方面，由于液体与树脂接触机会变少，使得反应平衡速 度明显减慢，不利于络合反应迅速地、充分地达到平衡：另一方面，液体总量太大， 对测定小体积量的待测样品来说，相当于对待测样品进行了稀释，虽然方法灵敏度有 所提高，但提高的程度不足以掩盖稀释带来的影响。所以，本课题采用多种步骤( 见 2 4 3 ) 进行样品的测定，主要差别就源于此。 对于食品样品，消化本身相当于一种富集，所以选用较小液体量进行测定( 步骤 a ，2 5m l ) ，而对于水样的测定过程并不存在稀释的问题，所以倾向用高灵敏度的， 即较