溶剂萃取-原子吸收测定土壤中的铬(VI).doc

溶剂萃取原子吸收测定土壤中的铬(VI)摘要：研究用三辛胺甲苯溶液从水盐溶液(NaNO3)中提取铬(VI)，以便用原子吸收光谱法测定土壤样品中的铬(VI)。结果表明, 用0.1M萃取剂溶液(pH=1.5)萃取15 min后,接着再用4 M HNO3反复萃取，可以获得定量恢复的铬(VI)。铬(Ill)在这些条件下不能被提取。测定存在于铬()中的铬(VI)非常重要，因为在生理过程中，这两种形式的铬是最稳定最重要的。在血糖和血脂代谢过程中，铬()是一个必不可少的组分；铬(VI)是一种皮肤刺激物，是一种黏膜，并且可能会引起肿瘤。在用氧化酸将铬从土壤中浸出的过程中，不管用什么分析步骤，铬()都要被氧化成铬(VI) 。只有在样品处理阶段将这两种形式的铬分离，土壤中的铬才能被测定。这项研究的目的是在用三辛胺有机水溶剂（在盐析剂存在情况下）将铬(VI)提取出来后，用原子吸收光谱法测定土壤中铬(VI)。从土壤样品或滤取水溶液中提取铬()和铬(VI)后测定的最佳条件非常重要。而且，开发一种分析步骤来选择性测定平衡相中各种各样的铬核素是很有必要的。用原子吸收光谱法测定土壤中微量元素作为样品处理步骤的选择条件。存在的难题是优化提取铬(VI)条件和从铬()中分离铬(VI)。这些核素的测定受许多其它因素的影响，最主要是受铬同其它金属反应的影响，这就减少了土壤中铬的浓度。对于辛胺无水溶剂铬(，VI)水（H +，Na +， NO-）三相溶剂的研究表明可以从铬()中分离铬(VI)。这个结论是基于一定条件的，即在某一特定条件下，用这个系统只能将铬(VI)提取出来，而铬()仍然保留在水盐相中。这两种铬元素的分离是基于类似如前所述的两相体系的萃取过程的。实验部分我们测试了恢复铬(VI)时的一些参数的影响。所研究的参数包括水相的体积、干燥土壤样品的时间和温度、提取步骤的数目以及试样中铬的浓度。2.1从水溶液中提取铬(VI)提取是用一个振动器（振动频率为120140转/分钟，振幅4045毫米）在一个100mL的25 5恒温容器中进行的。从水和有机相取出部分(30毫升)放入容器中。然后，用0.015 M氢氧化钠或硝酸溶液将样品调至所需pH值(pH值连续测定)。水相中含有120 g/mL铬(VI)。这是通过将重铬酸钾和硝酸钾溶解在水中并用硝酸(离子强度0.1)将溶液酸化获得的。以 0.005,0.01,0.02,0.04,0.05和0.10M的三辛胺甲苯和0.02M的三辛胺四氯化碳，戊醇，异丁基甲基酮作有机相。在某个四氯化碳的解决方案,提出了,4 -甲基异丁基作为有机阶段。初步研究表明, 摇动15分钟后达到相平衡。分离成层后,从有机相和水相中分别取出1mL如下所述进行采样和分析。将水样置于一个25 mL或50 mL的容量瓶, 用2 M硝酸酸化，再用水稀释稀释至刻度。用2 M H2SO4 or HNO3 (1, 2, or 4 M)从有机相中反萃取铬两次，每次3分钟, 反萃取的体积是10毫升。将反萃取物合并, 放在一个50 mL容量瓶中, 用水稀释至刻度。最终铬(VI)浓度用原子吸收光谱法测定。2.2从土壤样品中提取的铬(VI)含重铬酸钾含有一定量的铬(VI)的土壤样品按照以下步骤进行处理。先将土壤样品在空气中成熟并干燥40天。将风干的样品在玛瑙研钵中研成粉末并用筛子筛选(筛孔尺寸0.25毫米)。然后, 再加入5 - 5000 ppm的铬(VI)。将样品在25100干燥01200分钟。从预处理过的样品中提取铬(VI)是在100毫升容量瓶中进行的。向样品中加入30毫升浓硝酸和30毫升三辛胺甲苯。萃取是在预先确定的最优条件下进行的，最佳条件是：pH值1.5 、三辛胺的浓度为0.1M，萃取时间15分钟。通过离心将平衡相分离。然后将水相过滤后放入50 mL容量瓶, 再用水稀释至刻度。用4 M HNO3从1mL有机相中反萃取铬(VI)两次。用原子吸收光谱法分别测定两相中铬(VI)的浓度。2.3分析测定反萃取后水相和有机相中铬(VI)的浓度用珀金埃尔默3100型原子吸收分光仪测定。为了消除干扰，需在试液中加入NH4CI。最终试液中盐浓度大约为2%。分析信号是在357.9 nm下测定的。参比溶液(0 5 ppm)是用来校准分光仪的。所用试剂为化学纯，HNO 3和HCIO4为光谱纯的。2.4验证土壤样品中铬的物料平衡用标准土样和含铬(VI)样品已经验证了铬的物料平衡。铬是用HNO3 和 HCIO4的混合物从土壤样品中提取出的。称重后的4.0000克土壤经过干燥、粉末化、筛选后放入一个100毫升的容量瓶。用水将样品润湿并用10毫升浓HNO3和5毫升浓HC104酸化。用表面皿覆盖容量瓶加热到90 一小时。接着，加入15 mL 1 : 1盐酸，再将混合物加热一小时。用热的1% HCI溶液冲洗表面皿，冲洗液过滤后与NH4CI混合放入100毫升容量瓶，用水稀释至刻度。最终溶液中铬(VI)浓度用原子吸收光谱法测定。空白试剂除不含铬(VI)外包含所有其它试剂,也进行同时处理。结果表明,铬(VI)测定的相对标准偏差不超过2.5% (n = 4)。2.5从土壤样品中提取及用原子吸收光谱法测定铬(VI)的条件在样品处理阶段一个条件(温度或烘干时间)的变化或铬(VI)的提取条件(pH，有机溶剂，三辛胺的浓度，提取步骤的数量，提取时间)都可导致模稜两可的结果。测定结果是不稳定的，除非是凤干的土样。这是条件在土壤中生物的和物理化学平衡的条件下获得的，铬(VI)并没有经过任何转变(例如，还原或形成难溶性化合物)。土壤样品经过风干、粉状、过筛。称取一定质量的测试土壤放在一个100毫升容量瓶， 用30毫升浓硝酸(pH=1.5)酸化，然后用15 mL 0.1M的三辛胺甲苯溶液萃取三次每次萃取15min。然后，将容量瓶中物质转移到试管中并用离心机分离。将有机相放入一个50 mL容量瓶用甲苯稀释至刻度。分别用20 mL 4 M HNO3反萃取铬(VI)两次。将反萃取物合并后，加入NH4NO3 (最终浓度约2%)，将混合物用水稀释至50毫升。水和有机相中铬(VI)浓度用原子吸收光谱法测定。结果与讨论 最优pH值可以从回收铬(VI)pH相关图中得到（图1）。分别在不同的种类的有机溶剂中进行测定，例如四氯化碳、甲苯、戊醇以及甲基异丁基酮。所获得的数据表明，最大值回收率在pH值1.5以及浓度为0.1 mol/L的三辛胺甲苯溶液中获得。有机溶剂和最佳pH值选择根据R =f（pH)关系进行选择。为了选择反萃取剂，我们探讨了所用酸的性质和浓度在不同pH值怎么影响反萃取的回收率(图2)。根据这些数据，我们选择了4 M HNO3作为反萃取剂。它提供了从甲苯(pH值1.5)中反萃取铬(VI)的最大值。图3研究了甲苯浓度对铬(VI)回收率的影响。萃取条件如下：土壤中铬含量为120 g；最优相体积比；翠取时间15分钟；HNO3为反萃取剂。随着三辛胺浓度增加，铬的回收率也呈规律性地增加。结果发现三辛胺的最佳浓度为0.1 M。.在这些条件下，铬(VI)在pH值1.5时的回收率为82%，而铬()并没有被萃取出来。图1 .酸度对从水盐溶液（NaNO3离子强度0.1）中萃取铬(VI)的影响；反萃取剂：2 M H2SO4；有机溶剂： (1)甲苯，(2)四氯化碳，(3) 戊醇，(4) 甲基异丁基酮。图2 酸度对反萃取剂脱铬(VI)的影响；反萃取剂：(1) 2 M H2SO 4, (2) 0. l M HNO 3, (3) 2 M HNO 3, (4) 4 M HNO 3.图3 三辛胺的浓度对反萃取铬(VI)的pH影响；三辛胺的浓度，mol/L：(1) 0.005, (2) 0.01 (3) 0.02, (4) 0.04, (5) 0.05, (6) 0.10.图4 铬(VI)的回收率随土壤样品的(1)干燥时间和(2)干燥温度而变；在最佳条件下从水盐溶液中萃取。为了探讨水相体积对铬(VI)回收率的影响，我们分析了含有100g铬的样品。向水相中加入一个盐析剂(NaNO3)，萃取15分钟。然后，用4 M HNO3反萃取铬。实验结果表明，不管水相体积从10-40毫升怎么变化铬(VI)的回收率不变。我们研究了干燥时间对铬(VI)的回收率的影响。萃取条件如下(图4、曲线1)：相体积比为1:1 ，pH值1.5，萃取时间15分钟, HNO3作为反萃取剂。结果表明，在干燥200分钟后，铬(VI)的回收率保持不变。在20110范围内研究干燥温度对铬的回收率的影响(图4、曲线2)。干燥时间为30分钟。温度的增加导致回收率逐渐下降。在向标准样品中加入铬研究铬的回收率时，得到了类似的相关性。土壤中铬含量增加导致回收率的逐渐下降。结果发现铬的最佳含量为50g。为了提高铬的回收率，我们使用了一种众所周知的方法反复萃取。在第一步中回收率达到了最大值，在后续提取步骤中逐渐降低。经过四重萃取后，铬(VI)的总回收率为75%(pH值3.15)。如果pH值调整到1.5(最佳pH)被提取分数高达82.6%(一个单一提取)。经过