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廖重梅正文(定稿) （13）长江师范学院本科毕业论文铅离子与铬天青S的共振瑞利散射光谱及应用第2页，共14页1引言铅是一种金属元素，可用作耐硫酸腐蚀、蓄电池等的材料。 其合金可作铅字、轴承、电缆包皮等之用，还可做体育运动器材铅球。 铅及其化合物也是中国环境优先污染物名单中有毒化学品之一，在汽车尾气、塑料燃烧的烟气、油漆、劣质儿童玩具、铅酸蓄电池、工业电镀、冶炼产生的废水中也有大量的铅，食品中的爆米花、皮蛋、锡箔纸包装的食物中也有铅，这些铅最终富积在水中并无法降解，对环境生命体对人特别是对儿童的危害极大，其主要毒性效应是导致贫血、神经机能失调和肾损伤、生殖系统损伤等。 近年来，铅离子的检验方法有一定的发展，目前主要有分光光度法1-3、原子吸收法4-5、原子荧光法6-7、电感耦合等离子体发射光谱法8-10。 分光光度法测量铅的含量仪器设备简单、操作简便、选择性强；但是此方法的灵敏度不高。 原子吸收法的测量对象是呈原子状态的金属元素和部分非金属元素，是由待测元素灯发出的特征谱线通过供试品经原子化产生的原子蒸气时，被蒸气中待测元素的基态原子所吸收，通过测定辐射光强度减弱的程度，求出供试品中待测元素的含量。 原子吸收法的选择性强、灵敏度高、分析范围广、抗干扰能力强、精密度高；但是原子吸收法的标准工作曲线的线性范围窄，这给实际分析工作带来不便，在高背景低含量样品测定任务中，精密度下降。 原子荧光法是以原子在辐射能激发下发射的荧光强度进行定量分析的发射光谱分析法。 该方法操作简便快捷、有较低的检出限、灵敏度高、干扰少、节省试剂，而且使用国产仪器，易推广应用。 但仍存在荧光淬灭效应、散射光的干扰等问题、实验的条件要求很严格，同时，此方法用于复杂基体的样品测定比较困难，且在分析化学领域内发展较晚，因此，相比之下不如原子发射光谱法和原子吸收光谱法的应用广泛。 电感耦合等离子体发射光谱法5的灵敏度高、检测限低、精密度好、效率高；但是影响谱线强度的因素较多，尤其是试样组分的影响较为显著，所以对标准参比的组分要求较高；含量(浓度)较大时，准确度较差。 本课题选用的共振瑞利散射光谱法来研究铅离子的定量分析方法，至今还没有相关文献的报道。 共振瑞利散射（RRS）是近年来发展起来的一种灵敏度高、操作简便、仪器廉价和应用广泛的新方法，在纳米微粒、生物大分子的测定、药物分析和痕量无机物离子的研究和分析中得到广泛的应用11-15。 本课题用铬天青S共振瑞利散射法来测定铅离子的含量，希望能够为测定铅离子含量找到一种更加方便快速且准确的方法，给食品检测和科学研究带来更大的方便。 实验发现，在Tris-HCl介质中，铬天长江师范学院本科毕业论文铅离子与铬天青S的共振瑞利散射光谱及应用第3页，共14页青S与Pb2+相互作用后生成的新物质能产生较强的共振瑞利散射光谱，Pb2+在一定浓度范围内，体系的共振强度与Pb2+浓度呈线性关系，用于实际食品的分析，结果较为满意。 2实验部分2.1仪器与主要试剂日立F-2500型荧光分光光度计；pHS-3C型pH计-上海精密仪器仪表有限公司；EL104型电子天平-上海精密仪器仪表有限公司；Pb2+标准溶液（校内分析实验室提供）1.010-5mol/L，保存于冰箱中（4）；铬天青S（Chromeazurol s，成都市科龙化工试剂厂）溶液贮存液1.010-3mol/L，使用时稀释10倍；Tris-HCl缓冲溶液用量筒取8.3mL浓HCl于1000mL的容量瓶中，加水稀释至刻度定容，摇匀，配成0.1mol/L的HCl溶液；用干燥洁净的烧杯于电子天平上准确称取24.8gTris（三羟甲基氨基甲烷H2(HOCH3)3），加入适量水使其溶解，转入1000mL容量瓶中，加水稀释至刻度定容，摇匀，配成0.2mol/L的Tris溶液；取一定体积的HCl溶液和一定体积的Tris溶液充分混合，用pH计测其pH值，配制一系列不同pH值的Tris-HCl缓冲溶液；表面活性剂（十六烷基三甲基溴化铵）准确称取0.2g十六烷基三甲基溴化铵于烧杯中，加入一定量的乙醇使其完全溶解，待完全溶解后转入500mL的容量瓶中，再加入二次蒸馏水稀至刻度并摇匀。 实验试剂为分析纯，用水为二次蒸馏水。 2.2实验方法取洁净的规格为10mL具塞比色管，依次加入2.5mL的铬天青S(1.010-4mol/L)溶液，1.5mL pH=6.59的Tris-HCl缓冲溶液，系列的Pb2+(1.010-5mol/L)标准溶液，0.1mL十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB），加入二次蒸馏水稀至刻度并且摇匀，10分钟后，在F-2500型荧光分光光度计上(以en=ex且狭缝宽度为10nm）同步扫描以上溶液，在最大共振瑞利散射波长处分别对I RRS值和试剂空白I0值进行测定，并计算I值（I=I RRS-I0）。 3实验结果与讨论3.1Pb2+与铬天青S的共振瑞利散射光谱同步扫描Pb2+标准溶液、铬天青S溶液、试剂空白溶液、及其复合物溶液，得到RRS光谱（如图1所示）。 图中表明Pb2+的共振散射十分微弱（曲线1），铬天青S的共振散射也比较微弱（曲线2），其最大散射峰位于370nm处。 当铬天青S与Pb2+在Tris-HCl介质中结合形成复合物时，共振瑞利散长江师范学院本科毕业论文铅离子与铬天青S的共振瑞利散射光谱及应用第4页，共14页射增强不明显（曲线4），当铬天青S与Pb2+在Tris-HCl介质中加入表活后结合形成复合物时，其共振瑞利散射有显著增强（曲线5-8），最大散射波长位于364nm处。 在体系的最大散射波长处，Pb2+在一定浓度范围内，体系的RRS强度随着铅离子浓度的增加而呈线性上升（曲线5-8），可以用于定量分析。 30040050060070005001000150020002500300081/nmIRRS图1Pb()-铬天青S共振瑞利散射光谱1.Pb2+（1.010-6mol/L）2.铬天青S(2.510-5mol/L)。 3.铬天青S(2.510-5mol/L)，pH=6.594.Pb2+(1.010-5mol/L)-铬天青S(2.510-5mol/L)，pH=6.595-8.Pb2+（0. 0、0. 5、1. 0、1.510-6mol/L）-铬天青S(2.510-5mol/L)-0.004g/L CTMAB,pH=6.593.2适宜反应条件的选择3.2.1溶液pH的影响研究了Tris-HCl缓冲溶液在不同pH值时对Pb2+-铬天青S体系共振瑞利散射强度的影响（如图2所示）。 取洁净的12支规格为10mL的具塞比色管，分成两组并分别编号。 往第一组比色管内加入1.0mL Pb2+（1.010-5mol/L）标准溶液，2.0mL铬天青S（1.010-4mol/L）溶液，再分别加入pH值为2. 04、3. 80、4. 81、5. 49、6. 59、7.23的Tris-HCl缓冲溶液1.0mL,最后加入0.1mL的十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)，用二次蒸馏水稀至刻度并且摇匀。 往第二组比色管中分别加入pH值为2. 04、3. 80、4. 81、5. 49、6. 59、7.23的Tris-HCl缓冲溶液1.0mL,2.0mL铬天青S（1.010-4mol/L）溶液，再加入0.1mL的CTMAB，用二次蒸馏水稀至刻度并且摇匀，分别对体系的I RRS值和试剂空白I0长江师范学院本科毕业论文铅离子与铬天青S的共振瑞利散射光谱及应用第5页，共14页值进行测定。 实验结果表明体系在pH值为6.59的Tris-HCl缓冲溶液中，其I RRS较好，实验选用pH6.59的Tris-HCl缓冲溶液。 234567850100150xx50I RRSpH图2pH值的影响3.2.2pH用量的影响研究了Tris-HCl缓冲溶液的不同用量对体系共振瑞利散射强度的影响（如图3所示）。 取洁净的12支规格为10mL的具塞比色管，分成两组（各6支）并分别编号。 往第一组比色管中加入1.0mLPb2+（1.010-5mol/L）标准溶液，2.0mL铬天青S（1.010-4mol/L）溶液，再分别加入pH6.59的Tris-HCl缓冲溶液0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、2.5mL、3.0mL，最后加入0.1mL十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)，用二次蒸馏水稀至刻度并摇匀。 往第二组比色管中加入2.0mL铬天青S（1.010-4mol/L）溶液，再分别加入pH6.59的Tris-HCl缓冲溶液0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、2.5mL、3.0mL，最后加入0.1mL的十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)，用二次蒸馏水稀至刻度并且摇匀，分别对体系的I RRS值和试剂空白I0值进行测定。 实验结果表明用量1.5mL pH=6.59的Tris-HCl缓冲溶液，其I RRS较好，实验选用1.5mLpH6.59的Tris-HCl缓冲溶液。 长江师范学院本科毕业论文铅离子与铬天青S的共振瑞利散射光谱及应用第6页，共14页0.51.01.52.02.53.050100150xx50300350400450500IRRSV/(mL)图3Tris-HCl缓冲溶液用量的影响3.2.3铬天青S用量的影响研究了不同用量的铬天青S对体系共振瑞利散射强度I RRS的影响（如图4所示）。 取洁净的12支规格为10mL的具塞比色管，分成两组并分别编号。 往第一组比色管加入1.0mLPb2+（1.010-5mol/L）标准溶液，然后分别加入0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、2.5mL、3.0mL铬天青S（1.010-4mol/L）溶液，再加入1.5mL pH=6.59的Tris-HCl缓冲溶液,最后再加入0.1mL的十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)，用二次蒸馏水稀至刻度并摇匀。 往第二组比色管（试剂空白）中分别加入0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、2.5mL、3.0mL铬天青S（1.010-4mol/L）溶液，再加入1.5mL pH=6.59的Tris-HCl缓冲溶液,最后再加入0.1mL的CTMAB，用二次蒸馏水稀至刻度并且摇匀，分别对体系的I RRS值及试剂空白I0值进行测定，计算出I RRS。 实验结果表明铬天青S溶液用量为2.5mL时，其I RRS较好，实验选用1.010-4mol/L铬天青S溶液2.5mL。 长江师范学院本科毕业论文铅离子与铬天青S的共振瑞利散射光谱及应用第7页，共14页0.51.01.52.02.53.00100xx00400500IRRSV/(mL)图4铬天青S（2.510-5mol/L）用量的影响3.2.4表面活性剂用量的影响。 研究了0.4g/L十六烷基三甲基溴化铵不同用量时对体系共振瑞利散射强度I RRS的影响。 取洁净的6支规格为10mL的具塞比色管，分成两组并分别编号13和试剂空白13，往第一组比色管加入2.5mL铬天青S（1.010-4mol/L）溶液，1.5mL pH=6.59的Tris-HCl缓冲溶液,1.0mLPb2+（1.010-5mol/L）标准溶液，最后再分别加入0.1mL、0.2mL、0.3mL的0.4g/L十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)，加入二次蒸馏水稀至刻度并且摇匀。 往第二组比色管（试剂空白）加入2.5mL铬天青S（1.010-4mol/L）溶液，1.5mL pH=6.59的Tris-HCl缓冲溶液,最后再分别加入0.1mL、0.2mL、0.3mL0.4g/L十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)，加入二次蒸馏水稀至刻度并且摇匀，分别对体系的I RRS值和试剂空白I0值进行测定，计算出I RRS。 实验结果表明十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)用量为0.1mL时，其I RRS为最强，实验选用0.1mL的0.4g/L十六烷基三甲基溴化铵。 3.2.5试剂加入顺序的影响研究了Pb2+、铬天青S溶液、Tris-HCl缓冲溶液、十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)在加入顺序不同时对体系共振瑞利散射强度I RRS的影响。 取洁净的6支规格为10mL的具塞比色管，分成两组并分别编号13和试剂空白13，第一组改变1.0mLPb2+（1.010-5mol/L）、2.5mL铬天青S（1.010-4mol/L）和1.5mL pH=6.59的Tris-HCl缓冲溶液三者的加入顺序，最后都加入十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)，第二组则是与第一组相对应的试剂空白，分别对体系的I RRS值和试剂空白I0值进行测定，并计算出I RRS值，实验结果表明加入顺序为铬天青S溶液、Tris-HCl缓冲溶液、Pb2+标准溶液、十六烷基三甲基溴化铵时，体系的I RRS长江师范学院本科毕业论文铅离子与铬天青S的共振瑞利散射光谱及应用第8页，共14页最强。 3.2.6反应时间t影响研究反应时间t对体系共振瑞利散射强度I RRS的影响（如图5）。 取洁净的2支规格10mL的具塞比色管，一支加入2.5mL铬天青S（1.010-4mol/L）溶液，1.5mL pH=6.59的Tris-HCl缓冲溶液，1.0mLPb2+（1.010-5mol/L）标准溶液，0.1mL表面活性剂（十六烷基三甲基溴化铵），另一支加入2.5mL铬天青S（1.010-4mol/L）溶液，1.5mL pH=6.59的Tris-HCl缓冲溶液，0.1mL十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)，分别加入二次蒸馏水稀至刻度且摇匀，立即进行共振瑞利散射强度的测定，并分别在3min、5min、8min、10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、60min、90min、120min时都测定一次，总时长2h。 实验结果表明10min后该体系的I RRS趋于稳定。 02040608010012060070080090010001100IRRSt/(min)图5反应时间t的影响3.2.7离子强度影响将不同质量浓度的NaCl溶液加入体系溶液中，研究离子强度对体系共振瑞利散射强度I RRS的影响。 结果表明体系溶液中NaCl的浓度低于0.2672g/L(该溶液中NaCl的浓度是Pb2+的1290倍)时，NaCl对体系的I RRS基本无影响。 但如果继续增大NaCl的浓度，I RRS值会明显降低，。 3.3标准曲线取洁净的9支规格为10mL的具塞比色管，加入2.5mL铬天青S（1.010-4mol/L）溶液，1.5mL长江师范学院本科毕业论文铅离子与铬天青S的共振瑞利散射光谱及应用第9页，共14页pH=6.59的Tris-HCl缓冲溶液,再分别去0.0mL、0.2mL、0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、2.5mL、3.0mL、4.0mL Pb2+（1.010-5mol/L）标准溶液后加入0.1mL十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)，最后加入二次蒸馏水稀至刻度并且摇匀，静置10分钟,分别对体系的I RRS值和试剂空白I0值进行测定，通过所测数据计算出I RRS，作出I RRS-c标准曲线（如图6所示），得到一元线性方程及相关系数和线性范围。 在此条件下平行测定11份空白试验I0值，求得检出限，并将检出限、线性范围、一元线性方程和相关系数等列于表1中。 0.000.050.100.150.200.250.300.35xx0060080010001200IRRSc/(mg/L)图6Pb2+标准曲线表1相关参数回归方程相关系数线性范围检出限（c:mg/L）r（mg/L）（mg/L）I RRS=3766.9c+33.590.99950.0250.350.00473.4干扰物质的影响研究了一些常见无机物和有机物对Pb2+（0.2072mg/L）含量测定的影响（如表2所示）。 实验结果表明常见无机物和有机物对体系的RRS强度的影响较弱，基本上不影响。 因此该方法的选择性较好。 表2干扰物质的影响名称允许倍数相对误差%名称允许倍数相对误差%长江师范学院本科毕业论文铅离子与铬天青S的共振瑞利散射光谱及应用第10页，共14页Na2SO4150-0.41尿素5-4.35CaCl298-3.87色氨酸246-4.86BaCl2103-2.41L-亮氨酸235-4.76KCl102-0.80L-组氨酸338-4.92MnSO497-3.99L-白氨酸268-4.50无水Na2SO498-4.83L-亮氨酸47-1.23KI1562.79L-白氨酸54-4.35Mg(NO3)297-4.47葡萄糖1064.01KNO349-1.22麦芽糖97-2.72Fe（Cl)375-0.92氨基乙酸48-2.87Al（Cl)3145-0.24蔗糖96-3.89硝酸铅102-4.91氨基乙酸150-4.49无水碳酸钠71-4.99抗坏血酸20-1.70KClO3111-0.44硝酸锶102-4.32KBr1180.70无水亚硫酸钠100-5.00柠檬酸三钠51-4.76NaBr103-4.964样品的测定和加标回收实验4.1样品的测定准确称取0.5g粉碎的蛋糕样品于消化管中，加6.8mL优级纯硝酸和2.0mL优级纯双氧水，放置在微波消解仪中消化，消化好后再放置在赶酸器中干酸，约干时再用纯水赶两次。 待冷却后转移到25mL比色管中，用0.5%的优级纯硝酸定容至刻度。 取5mL置于50mL容量瓶中，加入二次蒸馏水稀至刻度并摇匀,静置备用。 取6支洁净的规格为10mL的具塞比色管，每支都加入铬天青S（1.010-4mol/L）溶液2.5mL，1.5mL pH=6.59的Tris-HCl缓冲溶液和1.0mL样品溶液，0.1mL十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)，用二次蒸馏水稀至刻度并且摇匀，静置10分钟，进行平行测定，将实验结果填入表3中。 表3Pb2+样品分析结果（n=6）测定序号测得值（mg/100g）测得平均值（mg/100g）国标法（mg/100g）RSD(%)长江师范学院本科毕业论文铅离子与铬天青S的共振瑞利散射光谱及应用第11页，共14页1ND ND0.021.32ND3ND4ND5ND6ND注“ND”表示未检出。 4.2加标回收试验取洁净的5支规格为10mL的具塞比色管，分别加入2.5mL铬天青S（1.010-4mol/L）溶液，1.5mL pH=6.59的Tris-HCl缓冲溶液，0.5mL铅离子样品溶液、0.5mL铅离子（1.010-5mol/L）标准溶液,0.1mL十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)加入0.1mL十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)，最后用二次蒸馏水稀至刻度并且摇匀，静置10分钟，进行平行测定，将实验结果填入表4中。 表4食品样品加标回收实验（n=5）测定序号样品测定值（mg/L）加标量（mg/L）测定总量（mg/L）测定平均值（mg/L）加标回收率（%）RSD（%）1ND0.1040.1030.10399.01.420.10330.10240.10250.103长江师范学院本科毕业论文铅离子与铬天青S的共振瑞利散射光谱及应用第12页，共14页参考文献1何家洪，徐强，宋仲容.分光光度法测定铅（）的研究进展J.冶金，xx,30 (3):34-44.2邹时英，王蓉，付大友.甲基百里酚蓝分光光度法测定食品中铅J.中国调味品，xx,37 (09):94-96.3程娟，黄俊，徐晓光.卟啉衍生物分光光度发测儿童食品中铅J.武汉理工大学学报，xx,30 (04):60-63.4高俊杰，余萍，苏会东等.阴离子型微乳液对火焰原子吸收法测铅增敏作用的研究与应用J.光谱学与光谱分析，2000,20 (03):388-389.5李援民.火焰原子吸收法测高含量铅J.河南化工，xx,27 （09）:44-45.6陈建国，朱倩芬，宋杰丽.氰化物原子荧光法和石墨炉原子吸收法测定复方丹参滴丸中铅的对比研究J.中国现代医药杂志，xx,16 (02):15-18.7邓大跃，吴丽萍，李楠等.原子荧光法测茶叶中重金属铅残留方法研究J.河南师范大学学报（自然科学版），xx,40 (04):90-92.8王蕾，温宏利，马新荣等.电感耦合等离子体发射光谱法测定硫化物矿中的高含量铅J.岩矿测试，xx,30 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