分离工程 双水相萃取铬.docx

铬及其应用的双水相萃取以铬的等离子形态分析王志华，宋清，马泉丽，马慧敏，蜀川良中国北京100080，化学研究所，中心分子科学，中国院士（CAS）摘要：这项工作为铬基于所述两相含水体系异丙醇 - 硫酸铵硫氰酸铵（-PrOH-（NH4）2 SO4-NH4SCN）提出了一种新的提取方法，以及对相关的实验条件进行了优化。结果显示该铬（III），可以定量地提取在选定的条件下：4mL异丙醇，200mL的2mol/ L的硫酸，1mL 4mol/L NH4SCN和3mL饱和（NH4）2SO4溶液 （V =10毫升）中，所提出的方法，以应用等离子铬的形态分析进行了研究，并获得满意的结果。关键词：双水相萃取;形态分析;铬;血浆。铬在其三价形式被称为是必需的微量元素，它被认为是在碳水化合物，脂蛋白代谢1中发挥关键作用。然而铬在六价已知是有毒和致癌。随着形态技术具有了足够的选择性，使高灵敏度的铬成为分析化学一项长期挑战。除了通过色谱法2-5，流动注射分析在线选择性测定这两个物种的6和电喷雾质谱7；由于溶剂萃取的简单，快速和广泛的范围8，它仍然是最广泛使用的一种进行分离和富集的方法。与二苯卡巴肼选择性反应后，用甲基异丁基酮萃取的通常都用于六价类9。Cr（）的提取困难似乎是由于它的惰性和它通常是被萃取转换成铬（VI）并且由总量10来确定。近年来，加入无机盐水溶性聚合物的水溶液双水相萃取已经获得了极大的关注，它的优点：更少毒试剂，快速分离，操作简便，清晰相界，也没有乳化11-21。由于其温和和不会使脆弱的生物分子变性的特点，这种方法已被广泛应用在分离和提纯蛋白质中12-15，并且它可以作为提取金属离子的技术16-18。除了可溶性聚合物，某些水溶性有机溶剂和水也可以通过添加无机盐20-21形成两相含水体系。这项工作检查铬在两相含水系统iPrOH-（NH4）2SO4-NH4SCN的提取特征，并提出对铬在血浆中的形态分析更好的样品制备方法。结果表明，在两相的含水系统中，游离的Cr（）存在于盐水相，而自由铬（VI）会出现在这两个相中。铬（III）与硫氰酸离子（SCN）的复合物可以定量地萃取到异丙醇相，在此两相含水体系中蛋白沉淀于该两相的边界成为可以很容易地再溶解在水中膜。另外，等离子体的铬的不同状态，包括自由离子状态和紧密结合的状态已被成功地分离并通过此方法确定了。试验设备和工作条件 ：一个日立180-70偏振塞曼原子吸收分光光度计用电热雾化器被使用，并且其操作条件设定如下：铬空心阴极灯电流：10毫安;狭缝：0.4纳米;载气：氩200毫升/分钟（停止雾化过程中气体OW）;雾化器的加热程序，见表1。800型离心机（4000转）的使用。 Dry I Dry II Ash I Ash II 蒸汽 净后温度（度） 70-80 80-150 150-1150 1150 2600 2700时间（秒）30 40 40 10 5 2试剂：1毫克/毫升的库存铬的含0.1摩尔/ L的HCl溶液（）中的从氯化铬六水合物制备和1mg / mL的铬（VI）的溶液从铬酸钠，它被逐渐加水，得到稀释制备工作液。所有试剂均为分析级的，无需进一步纯化即可使用。整个实验使用蒸馏-去离子水。步骤：1毫升铬标准溶液（40毫克/升）和1毫升4摩尔/升硫氰酸加入到一个20毫升刻度管，将混合物静置，在60 在水浴15分钟。200毫升的2摩尔/ L的H2SO4，4毫升异丙醇和3ml饱和（NH4）2 SO4的溶液中，然后加入到管中，并且将混合物稀释至10毫升水。振摇2分钟，离心5分钟后，将混合物分离成两相。然后铬在这两个阶段的浓度分别由石墨炉原子吸收测定，回收率（，Wi-PrOH/ W全）计算。样品制备：向0.5毫升新鲜血浆中加入1毫升4.0摩尔/升NH 4 SCN，3毫升（NH4）2SO4饱和溶液和4毫升异丙醇，然后，将混合物振摇5分钟并离心10分钟。然后形成在两相的作为稳定膜的界面蛋白质沉淀物。通过清空该两相溶液中得到的蛋白质膜再溶解于2毫升的水，并在所得溶液中的铬紧紧结合蛋白的浓度可被确定为紧密结合的样品。以提取定量的铬（）-SCN复合物到上部阶段，抽出两相溶液保持在60中的水浴中15分钟，然后200毫升的2摩尔/ L的H2SO4溶液中加入与稀释至10毫升水。将混合物振摇2分钟，分别离心5分钟。上层相（异丙醇）分离并通过一个水浴，则铬的浓度即它被直接确定蒸发至1毫升的值。此值表示自由离子和铬的不稳定结合的物质的量。0.5mL血浆样品的另一部分直接用水稀释至2毫升由石墨炉原子吸收来确定铬的总量。总金额=游离离子种（包括不稳定界种）+ 紧密的物种。结果与讨论：异丙醇相分离的条件和海水的优化异丙醇和盐水的相分离的条件进行了优化，并报告在先前的论文21。（NH4）2 SO4因其更强的盐析能力，更好的溶解性，低温度系数，价格便宜，无副作用而被选为盐析试剂。然而，异丙基 - 水和乙醇 - 水不是特殊的情况下，相分离可在许多水溶性溶剂和盐的水溶液的系统中来实现，几种常用的水溶性有机溶剂，例如丙酮，四氢呋喃和乙二醇，可以形成两相含水体系中的一些盐，如钠，钾和铵盐的存在。当然，并不是所有任何水溶性溶剂和任何盐溶液的混合物可以产生两水相系统。实际上，出现的两相含水体系的形成，只有当特定的盐的浓度在一定范围内。通常，这些盐应当是不溶于相应的有机溶剂，并具有很强的水合能力。更亲水的和更不溶于溶剂的盐是，更大的其盐析出能力，以及该系统更大的相不相容性。时间和温度对铬的提取比例的影响：时间和温度在铬的回收效果的影响示于图.1。在20几乎没有提取的Cr（），而一个完整的快速提取，观察到的应在水浴中6015分钟，这可能是由于Cr（）在室温下的惰性 22。图.1温度对铬（）的提取作为时间的函数硫酸铵量对铬的提取率影响：图2给出了（NH4）2 SO4浓度对含铬（）-SCN和铬（VI）的回收率的影响。理论上随着（NH4）2 SO4浓度的增加，Cr（）-SCN和铬（VI）回收率会增加。事实上由于水合作用（NH4）2 SO4浓度的增加可导致在水中的有机相的量减少，iPrOH和水之间发生彻底的相分离，事实与理论一致。这将有利于Cr（III）-SCN复合和Cr（VI）的提取。但是，如果有任何固体（NH4）2 SO4在盐水相中，回收将由于吸收大幅降低。所以，接近饱和浓度的（NH4）2 SO4（4克）被用于这项工作。图.2（NH4）2 SO4量对铬的提取效果的影响硫氰酸铵量对铬的提取比例的影响：NH4SCN的量对Cr（）的回收的影响如图.3. 没有NH4SC，铬（）溶液几乎萃取不到上层相（有机相）。当1毫升4.0摩尔/ L的NH4SCN加入到该系统中，铬（III）（0.84ng-2.0g）可以络合和定量萃取。图.3硫氰酸铵量对铬的提取比例的影响酸度对铬提取率的影响：酸度对铬提取率的影响如图.4. 计划反应铬的回收很大程度上取决于酸度。随着酸度铬（III）的回收增加到最大值。高于此值后回收率降低，类似于Cr（）的三 - 正 - 辛胺10的提取。铬（VI）的回收率随着酸度的增加而降低。在这项研究中选择了200毫升的2摩尔/ L的H2SO4，99.0的回收率也达到了。铬（）的萃取机制在此两相含水系统也许是由于离子结合原理进行提取，即，在铬（III）离子可以通过由SCN-和Cr（III）结合形成的复杂阴离子与用i-PrOH中和酸形成的阳离子萃取。图.4酸度对铬提取率的影响铬（VI）由该双水相体系萃取：铬（），即CrO 或Cr2O被认为是比铬（III）在本系统中不添加任何配位剂萃取更容易，作为铬（VI）是在一般条件已经以阴离子形式存在的（不加热）。所提取的物质可以是（CH 3）2 CHOH H +2CrO或（CH 3）2 CHOHH +2C Cr2O就像萃取三正辛胺或三苄胺10，23。但回收率在很大程度上取决于在所研究的范围内提取的浓度，不能定量地实现。铬（VI）的浓度范围在0.05至0.4毫克/ ml内时，萃取率在27到86之间。精密的实验和检测限：在表2选择条件下，铬（III）或铬（VI）的不同层次的等分的标准溶液七次测定的结果（200毫升0.2毫克/毫升的Cr（III）或200毫升的2毫克/毫升铬（VI）根据IUPAC的建议 24 ，根据10空白测量（K= 3）检测限为0.84毫微克/毫升。当铬在异丙醇相的浓度低于检测限，需要适当通过蒸发用水浴富集后石墨炉原子吸收测定。加入Cr Cr实测值(g )平均值g SD RSD（%）Cr(III) 0.0400 0.0385 0.0390 0.0416 0.0402 0.0380 0.0410 0.0406 0.0398 0.00136 3.39Cr(VI) 0.40 0.35 0.32 0.34 0.30 0.35 0.33 0.32 0.33 0.0183 4.56样品分析和恢复测试：在选定条件下，对等离子体铬的分析结果和回收试验示于表3中。从该表中，可以看出，通过使用本两相含水萃取系统（-PrOH-（NH 4）2SO4-NH4SCN），等离子体铬的形态分析可以有效地实现。铬的紧密结合的物构成约占8692的总量。其余包括自由离子和松散结合的物，并且在本文中这两个物种被视为一体（自由离子种类）。如何确定松散结合态仍需要进一步研究。表3：游离的离子状态的等离子铬和回收测试的分析结果样品总量（ng）游离组分（ng）结合态（ng）结合/总（%）加入组分（ng）确定值（ng）回收率（%）113.081.490.4711.680.3889.292.9540.0041.101.1599.032.882210.631.190.239.460.4189.023.8840.0041.1671.89101.24.7与其他方法比较: 在文献中已经有处理铬在体系中的UID几篇分析论文2-5,9。Urasa和Nam开发了一种方法，通过同时使用阴离子和阳离子分离柱来确定铬的形态。它需要一个预浓缩的步骤，以达到1纳克/ mL的检测限2。快速蛋白质液相色谱（FPLC）与阳离子和阴离子交换系统相结合已被证明是用于分离含金属蛋白质3-5中最有用的方法。由于溶剂萃取的简单，快速和范围广泛，它仍然是一种经常使用的微量元素分离与富集的方法。用甲基异丁基酮（MIBK）萃取后与二苯混合用分光光度法的方法已用于确定血清铬9。然而，只有总量可通过换算的Cr（）为Cr（VI）来测定。这个发明的方法确定的Cr（），不转换为铬（VI）。它具有毒性小，快速分离，蛋白不变性，无稀释影响的优点。它可以应用到等离子体的形态分析中，结果满意并且在与通过色谱法获得的结果一致。引用：1 G. 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