水样中的铝含量测定研究.doc

摘 要目的: 对水中微量铝的铬天青 S 法测定过程中的影响因素进行探讨。方法: 利用分光光度分析法 对不同的影响因素进行条件试验。结果: 样品在低浓度水平时，灵敏度响应值提高; 样品在高浓度水平时，线性范围扩大。结论: 改进后的铝含量测定，方法简便，容易控制。在较高浓度时，数据准确度提高。关键词: 微量铝; 分光光度法; 铬天青 SAbstract Objective: The factors of determining trace aluminum in water will be discussed Methods: With the help of spec-trophotometry，carry out the experiment on the conditions of different influencing factors Results: If samples are at low concentration levels，the responsesensitivity will increase; If samples are at high concentration levels，the linear rang will expand Conclusion: Improved way todetermine the aluminum content is easy to operate and control The statistical accuracy at higher concentration rang is also im-provedKey words： Trace aluminum; Chrome azurol S; Spectrophotometry11前 言铝的性质与人体健康水是生命之源，人体每天都要吸收大量的水，除了直接饮用水之外，人进食的食物中也含有大量的水。食品中含铝是由于制作过程中使用含铝添加剂所致，如明矾等，其作用是使食品膨松酥脆，国家标准中允许以下食品制作过程中加入含铝添加剂：油炸食品、豆制品、水产品、威化饼干、膨化产品、虾片。但在具体操作中，有的食品企业片面追求口感，超标添加食品添加剂，加上食品监管工作中的漏洞，导致铝超标食品危害人们的健康。 人们日常生活中所使用的一些铝制品,绝大部分是锰、钦、镁等的铝合金。它的性 质稳定,不会导致铝中毒,即使有一定的摄入量也属不会对人体有害的范围内。但是,铝在空气中很容易发生氧化,表面生成一层氧化铝薄膜,薄膜不溶一于水,但能溶于 碱性或酸性溶液中,盐也能破坏这层氧化膜。因此,用铝炊具煮酸的食物、炒碱性食物 都是不适宜的。生铝是含铝纯度在百分之九十以下,并含有较多的铜、锌、铅、铁、锡等杂质的铝。用4%的醋酸浸泡生铝锅后,铝的检出量1-14.5毫克,锌为0.7-2.2毫克。成人长期每夭摄入铅0.6毫克锌51毫克以上,会造成慢性积蓄性中毒,甚至有 致癌危险。营养学家认为,铝的日安全摄入量大致为每千克体重0-0.7毫克,饭菜如 果长期放在铝制品里,铝制品的氧化铝薄膜受到腐蚀、破坏,混入饭菜里的铝分子会跟 食物发生化学变化而生成铝的化合物,就会引起慢性中毒。铝化合物过多摄入会抑制 肠道对磷的吸收。骨磷含量下降,最后会导致骨质疏松等毛病容易发生骨折。对少年 儿童来说：会造成牙齿的生长不良及患佝偻病。过量铝蓄积在脑中,可引起大脑的神 经退化,记忆力损害,智力减退和性格改变。铝中毒的老年性痴呆患者,其脑内神经细 胞含铝量比正常人多4倍。帕金森氏综合症(主要表现震颤及智力衰退)和肾透析性痴 呆的病人,神经细胞中都含有异常高的铝。在油条的制作过程中所使用的膨松剂矾，可使人体铝的摄入超量。以5千克面粉为例,加入的矾大约8 5克。按普通的生产工艺可制成约8千克的油条。这样，100克油条的含铝量大约在5 0-5 5毫克之间。即使每夭只吃100克油条，铝的摄入量也远远超过了安全摄入量，也会对脑、骨、肝、肾、心等组织器官造成不同程度的损害。膳食中的某些成分,如柠檬酸等能增加对铝 的吸收。柑桔类水果、桔子汁类饮料富含柠檬酸，因此在服用含铝的抗酸药时,不应同时吃柑桔或饮桔子汁,两者至少应有2-3小时的间隔。不然,会增加体内的含铝量。铝超标的危害危险：铝超标是健康杀手据了解，铝是一种低毒金属元素，它并非人体需要的微量元素，不会导致急性中毒，但食品中含有的铝超过国家标准就会对人体造成危害。人体摄入铝后仅有10-15能排泄到体外，大部分会在体内蓄积，与多种蛋白质、酶等人体重要成分结合，影响体内多种生化反应，长期摄入会损伤大脑，导致痴呆，还可能出现贫血、骨质疏松等疾病，尤其对身体抵抗力较弱的老人4、儿童和孕妇产生危害，可导致儿童发育迟缓、老年人出现痴呆，孕妇摄入则会影响胎儿发育。 食用铝超标的膨化食品，铝会在人体内不断的累积，引起神经系统的病变，干扰人的思维、意识和记忆功能，严重者可能痴呆。人体中铝元素含量太高时，会影响对磷的吸收。在肠道内形成的不溶性磷酸铝随粪便排出体外，而缺磷又影响钙的吸收(没有足够的磷酸钙生成)，造成沉积在骨质中的钙流失，抑制骨生成，发生骨软化症。摄入过高的铝，还可能导致骨质疏松，容易发生骨折。监控和控制饮用水中铝离子含量的意义铝的化合物作为一种水质处理剂，被广泛应用于水处理厂。其凝絮作用是水质处理过程中，必不可少的一步。但自上世纪七十年代以来，铝离子被发现是一种对人体的神经系统有严重致病变作用的蓄积性毒性元素2。现已有很多证据表明，铝离子的摄入量与大脑思维、意识和记忆等功能的受损呈正相关性。铝在毒理学上虽属于低毒性的金属元素，它不会引起急性中毒，但进入细胞的铝可与多种蛋白质、酶、三磷酸腺苷等人体重要物质结合，影响体内的多种生化反应，干扰细胞和器官的正常代谢，导致某些功能障碍，甚至出现一些疾病。然而从目前的多次抽查检测中发现，铝超标的事件频频发生，让人触目惊心，而食品和饮水中铝的最大来源是人为超范围、超量使用某些食品添加剂及加工过程中的污染，因为水在维持我们的生命过程中具有无可替代的作用，而且在日常生活中，水以各种形式进入体内的量也最多。因此，监测和控制饮用水中的铝离子含量，对人类的身心健康，有着重要意义。国内外测定微量铝的一般方法目前，一般对水质中铝离子的测定有ICP-AES法，AA法和分光光度法，荧光分析法以及极谱法等。ICP-AES即电感耦合等离子体发射光谱方法。该方法速度快，并可同时测定多个其他元素的优势。但仪器的投入和日常维护较昂贵，因而适用面并不很广。AA法即火焰原子吸收分光光度法也可用于铝离子的测定，不过须在高温石墨炉下进行。虽然该方法分析速度也快，但据现有设备原理及实际测试，定量分析的线性要求较难做到满意( r0.99) 。分光光度法根据显色剂的不同，可以分为：茜素磺酸钠法、邻苯二酚紫法、铬天青S-乳化剂OP法5、羊毛铬花青R法、铝试剂法等，普通分光光度法虽然操作稍显繁复，但费用投入低，日常使用维护也低。以铬天青S为显色剂的铝离子测定方法，被订入国标( GB/T57506-2006，GB / T 5009182-2003) 更是成为目前铝离子分析的主流方法。下面就普通分光光度法测定铝离子过程中的条件影响及适用性，作一些探讨。1 试验部分1.1 试验原理PH6.0-6.5范围内，铝在乙酸钠乙酸缓冲溶液、聚乙二醇辛基苯醚(OP)和溴代十六烷基吡啶(CPB)的存在下与铬天青S反应，生成蓝绿色的四元胶束，比色定量。1.2 主要仪器设备722可见及紫外分光光度计， pH试纸，50ml 具塞比色管（用前在1+9的硝酸洗液中浸泡24h,并用纯水冲琳控干水分），2cm比色皿，冰箱，电子天平，水浴锅，分析天平，容量瓶，移液管，洗瓶等常规分析仪器1.3 主要试剂与材料： 1.3.1铬天青S ( 1 g/L)1g/L的铬天青S溶液配制:用电子天平称取0.50g固体铬天青S，置于100ml的烧杯中，加入少量蒸馏水溶解，然后移入容量瓶中，再用蒸馏水洗涤烧杯23次，洗涤液均移入容量瓶中，加蒸馏水定容至500ml，摇匀。1.3.2乳化剂OP（3+100）乳化剂OP溶液的配制：吸取3.0ml 乳化剂OP溶于100ml纯水中。摇匀，此时，新配聚乙二醇辛基苯醚溶液的质量比为3：100。1.3.3CPB溶液( 3 g/L)CPB溶液的配置：称取 0.6gCPB（溴代十六烷基吡啶）溶于30 ml乙醇95中，加水稀释至200ml。摇匀，此时，新CPB溶液的质量浓度为3.0g/L。1.3.4对硝基酚溶液( 1.0 g/L)对硝基酚溶液的配置：称取0.1 g对硝基酚，溶于100ml乙醇95中。摇匀，此时，新对硝基酚溶液的质量浓度为1.0g/L。1.3.5铝标准使用液 p( Al) =1.00g/ml铝标准溶液的配置：称取0.1000g金属铝99.99于300ml烧杯中，加入50ml盐酸，低温加热使之溶解完全，冷却，移入1000ml容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀。此溶液1ml 含100g铝。测定时移取上述铝标准溶液10.00ml于1000ml容量瓶中，加入10ml盐酸，用水稀释至刻度，摇匀。此溶液1ml含1g铝。1.3.6乙酸钠乙酸缓冲溶液（pH值6.06.5）乙酸钠乙酸缓冲溶的配置：称取乙酸钠65g，加400ml纯水溶解，加1.5ml冰乙酸，用纯水定容至500ml，搅匀，用pH试纸调节pH值为6.06.5，若pH值6.5，则滴加冰乙酸，若pH 值6.0，则滴加4NaOH溶液。1.3.7氨水( 1 + 6)1.3.8硝酸( 0.5 mol/L)以上试剂均为分析纯，所有试验用水为二次蒸馏水。1.4 实验方法1.4.1样品采集从市政管道中采集自来水150ml置于三角烧瓶中，加塞保存，备用。1.4.2实验步骤取25.0ml水样于50ml具塞比色皿中。另取8支50ml具塞比色管，分别加入铝标准使用溶液0.00ml、0.20ml、0.50ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml、4.00ml、5.00ml，相当于0.0g、0.20g、0.50g、1.00g、2.00g、3.00g、4.00g、5.00g铝标准系列，加纯水至25ml。向各管滴加1滴对硝基酚溶液，混匀，滴加氨水(1+6)至浅黄色，加硝酸溶液(0.5mol/L)至浅黄色消失，再多加2滴。分别向各管中加入10.00ml乙酸钠乙酸缓冲溶，混匀，加1.00ml乳化剂OP溶液，2.00mlCPB溶液，3.00ml铬天青S溶液，加纯水稀释至50ml混匀，室温下放置30 min。测定前要再摇匀。于620nm波长处，用2cm比色皿以试剂空白为参比测量吸光度。绘制标准曲线，在曲线上查出水样中的铝含量。2 结果与分析2.1绘制标准曲线用铝标准溶液配置标准系列，绘制工作曲线，得到数据列表1。表 1 浓度范围变化与吸光度的关系标准(g）吸光度0.000.1150.200.1590.500.2131.000.3012.000.4933.000.6914.000.8905.001.035从上列数据可以看出，该分析方法在0.0g5.0g标准加入量时，即比色管样品加入量以25.0 ml计，则溶液浓度为0.0g/ml0.2g/ml，样品测试的准确度基本得到保证。2.2显色时间的选择以1.00g/ml的铝标准溶液为例，按照试验步骤，分别放置10min、20min、30min、40min、50min、60min后进行比色，结果在10min-30min内显色稳定，40min后吸光度值开始降低，所以本法选择放置10min周开始比色，在30min内完成全部比色工作。得到数据列表2。表2显色时间与吸光度的关系时间(min)吸光度100.304200.302300.301400.287500.276600.2692.3乙酸钠乙酸缓冲溶液用量选择以2.00g/ml铝标准溶液为例，按照实验步骤分别加入2.0ml、4.0ml、6.0ml、8.0ml、10.0ml、12.0ml、14.0ml乙酸钠乙酸缓冲溶液进行实验，结果加入8.0ml12.0ml缓冲液吸光度值最大，故乙酸钠乙酸缓冲溶液用量选择10.0ml。得到实验数据列表3。 表3缓冲液与吸光度的关系用量(ml)吸光度2.00.3754.00.4216.00.4528.00.49110.00.49312.00.49314.00.4782.4样品浓度的测定重复测定自来水样的吸光度6次，得出的自来水样的吸光度数据表4。 表4重复测定水样吸光度序号吸光度10.15720.15630.15840.16150.15760.155根据表格中的自来水样吸光度取平均值得出：A(水样)=0.157。可得出自来水样中的铝含量0.20g/ml。2.5精密度实验分别取低(0.20g/ml)、中(1.00g/ml)、高(4.00g/ml)三种不同浓度的铝标样选择，每种浓度均重复测定6次，计算得低浓度RSD为4.9%、中浓度RSD为2.5%、高浓度RSD为2.1%。按现有实验室条件随机重复，其测试结果的偏离程度还是可以接受的。4 结论本实验对多元络合物的稳定性做了较详细考察。对于金属铝离子而言二元、三元的结构还不够稳定，一定得形成四元络合物才能作为一种测试方法被应用。在实验过程中，发现在低浓度时，如 0.0g/ml0.36g/ml，线性较好; 若浓度较高，则可适当减少显色剂用量。另外，显色时间的选择、乙酸钠乙酸缓冲溶液用量选择等条件也同样不可忽视，对吸光度值、吸光度值的稳定性有较大的影响。并通过本实验可知，显色时间控制在30min、缓冲液用量在8到12ml时，更加有利于测定。对于线性范围的控制，标准加入量不要超过13.0g，即以25.0ml 体积计，浓度不超过0.52g/ml 样品若超过则须减少取样量。 因为超过0.52g/ml浓度时，原来暗绿色比色溶液有趋于深褐色的现象，其色系与原来低浓度时已明显偏离，故不能再作为定量分析。所以对铝离子含量较高的样品一定要稀释。除上述要点须注意外，该测试方法总的来讲，能满足普通常规分析。另外得出一定结论：本实验所选的市政管道的自来水，经测定铝离子含量小于0.2g/ml，铝离子含量未超标，饮用对人体无害，可以放心饮用。参考文献：1 张宝弟. 铝致阿尔茨海默病的分子机制(一)J, 国外医学(医学地理分册), 2003, 24, 1618. 2 李增禧,楼蔓藤,李小樑,梁业成,盛少禹. 铝对人类智能的损害及其对策的研究J, 广东微量元素科学, 2000,