CN105606553A

CN105606553A - 一种固相萃取-原子吸收光谱检测水中铅含量的方法

Info

Publication number: CN105606553A
Application number: CN201610121666.1A
Authority: CN
Inventors: 何莲; 王彦南; 朱冰军; 王小明; 王鼎; 张克义; 郑刚超
Original assignee: ZHEJIANG ZHONGYI INSPECTION RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG ZHONGYI INSPECTION RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2036-03-03
Also published as: CN105606553B

Abstract

本发明公开了一种固相萃取-原子吸收光谱检测水中铅含量的方法，本发明采用了简单的具有高吸附效率的Nafion包裹玻璃纤维棉作为铅的富集材料，通过对自来水样品的试验证明该方法对于自来水样品的检测重复性和灵敏度都很高，能够满足自来水样中铅测定的要求。本发明的检测方法具有灵敏度高、分析速度较快、机械重复性好、方法选择性强、污染小、操作相对简单，成本低等特点。

Description

一种固相萃取-原子吸收光谱检测水中铅含量的方法

技术领域

本发明涉及水中痕量铅的检测方法，尤其涉及一种通过固相萃取-原子吸收光谱检测水中铅含量的方法。

背景技术

铅是一种常见的有色重金属，在自然界有广泛的分布。随着工业的发展，铅与含铅化学品在工业、农业以及日常生活中被大量应用。但是，随之而来的是含铅废物的产生，例如含铅汽油的燃烧和废气的排放，含铅工业废水、废渣的排放等，严重污染了大气、土壤和水体。水体中的铅直接影响水生生物铅含量，同时严重威胁饮用水的安全。此外，水体中的铅又可通过食物链富集，导致动物与人的铅蓄积和中毒。铅在人体内的富集会导致急性或慢性中毒，主要毒害作用表现在神经系统，造血系统等方面。铅中毒的动物常会表现出步态不稳，肌肉颤搐，吼叫，空口咀嚼，感觉过敏等神经症状，同时也会影响动物生长发育。此外，铅对动物生殖系统的胚胎发育和性成熟，生殖能力等生命成长的多个环节都有毒害作用。

目前，铅已经被作为一种常规污染物在食品及水体安全方面进行严格的管理和限制。铅的测定有等离子体发射光谱法、阳极溶出伏安法、分光光度法等，一般都先将样品消解然后测定，方法检测限较高，重复测定的相对标准偏差较大。我国对于水中铅含量标准分析方法为《水质铜、锌、铅、镉的测定原子吸收分光光度法》(GB7475-87)，其检测浓度范围为10-200μg/L。该方法对于浓度更低的铅含量检测不能满足要求，因而，无法实现水体中更低含量铅的测定。

发明内容

针对上述现有技术现状，本发明提供一种固相萃取前处理技术与原子吸收光谱仪联用方法，旨在实现水中痕量铅的测定。

在本方法中，利用一种简单的阳离子交换膜-Nafion掺杂玻璃纤维棉作为富集材料，填充在线固相萃取小柱，利用流动注射的方法完成水体样品的富集、洗脱过程，水体中的铅通过蠕动泵输送并富集在固相萃取小柱上，利用小体积硝酸洗脱，实现铅的分离和富集。通过本方法可以降低原子吸收光谱直接检测铅的检出限，并且有效减小环境水体中的干扰离子，提高原子吸收光谱检测铅元素的抗干扰能力，解决了环境水样中痕量铅无法定量检测的问题。实现环境水样中的痕量铅的高灵敏、高选择性、简单、快速分析。

本发明所提供的固相萃取-原子吸收光谱检测水中铅含量的方法，包括以下几个步骤：

步骤1、将采集的水样进行过滤前处理；

步骤2、将处理后的水样利用固相萃取柱进行固相萃取；

步骤3、用硝酸将吸附在固相萃取柱内的铅洗脱；

步骤4、利用原子吸收对洗脱出来的溶液进行分析测定；

步骤5、利用硝酸和去离子水进行固相萃取柱的再生。

其中，使用的固相萃取柱为自制的填充有Nafion包裹的玻璃纤维棉的聚四氟乙烯管，使用的原子吸收仪器为HITACHI-Z5700型号。

其中，上述步骤1中的水样为不含有颗粒物的水样，前处理方法为将水样通过4.5μm孔径的微孔滤膜过滤，水样为自来水、纯净水等。

其中，上述步骤2中固相萃取的方法，具体包括：使用5mL1M的硝酸和5mL超纯水分别先后流过固相萃取柱并排空，进行萃取柱活化；量取10mL过滤后的水样品，然后将水样以2mL/min的流速通过固相萃取柱对铅进行吸附富集，富集结束后，利用蠕动泵泵入空气排尽残留在柱内的样品。

其中，上述步骤3中具体包括：采用0.2mL的1M硝酸溶液进行对萃取柱内吸附的铅进行洗脱，并收集洗脱液放入进样杯。

其中，原子吸收仪器的使用条件为：干燥时间40s，灰化时间20s，原子化时间3s，清洁时间2s，冷却时间17s，进样体积为20微升/次；

其中，上述步骤5中利用1mL1M的硝酸和2mL去离子水先后通过固相萃取柱，进行固相萃取柱再生，最后利用空气排空，准备进行下次富集使用。

与现有技术相比，本发明的通过固相萃取-原子吸收检测水中铅含量的方法，具有以下优点：

1、同国家标准方法规定的原子吸收检测铅的技术相比，本方法可显著降低铅含量的检出限，本发明的检出限可达0.005μg/L。

2、本发明采用的材料对环境污染小，对铅富集效率高。

3、本发明的回收率高、重复性好，采用流动注射方法进行固相萃取和洗脱，大大消除了手工操作的误差。

附图说明

图1为7个浓度标准的铅标准溶液经过本方法测得的仪器分析的标准曲线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

本发明的实施例中采用自制固相萃取柱和原子吸收光谱仪（HITACHI-Z5700）进行相关实验和测试。

其中，上述原子吸收光谱仪的使用条件为：干燥时间40s，灰化时间20s，原子化时间3s，清洁时间2s，冷却时间17s，进样体积为20微升/次。

其中，上述固相萃取柱的制备方法为：取5%Nafion（CAS:31175-20-9）原液在60℃蒸发溶剂得到Nafion固体，将一定量的Nafion固体融于二甲基亚砜（DMSO）中，配成40~70%的Nafion溶液，将该溶液滴加到玻璃纤维棉中，以完全浸泡玻璃纤维棉为标准，然后将浸泡有Nafion的玻璃纤维棉放在红外灯下烤干；再取三段聚四氟塑料管，管径及长度分别为3.175*1.6*30mm一根，1.6*0.8*50mm两根，组装到一起，将含Nafion的玻璃纤维棉填充到相对较粗的管中，使用石英玻璃喷涂棉塞住填充材料的聚四氟乙烯塑料管二端，以防流失。将组装好的固相萃取柱连接到蠕动泵中，进行样品富集。

本发明的实施例根据原子吸收光谱定量吸收峰强度，与标准曲线比较，计算出水样中铅的浓度。计算公式如下：

A=kc(1)

其中：c—铅的浓度，μg/L；A—定量离子的吸光度；k—标准曲线的斜率；

其中，标准曲线的绘制方法为：用1M的硝酸配制铅浓度为1g/L的硝酸铅储备液备用，然后用超纯水稀释储备液得到对应的标准溶液。本发明中使用的标准液浓度分别为0.01μg/L、0.02μg/L、0.05μg/L、0.10μg/L、0.20μg/L、0.50μg/L和1.00μg/L7个浓度标准的铅标准溶液进行吸光度测试，并绘制标准曲线，标准液吸光度测试结果结果如下表所示：

表1标准曲线测定结果

#	浓度(μg/L)	吸光度
			1	0.01	0.0020
2	0.02	0.0050
			3	0.05	0.0207
4	0.1	0.0264
			5	0.2	0.6000
6	0.5	0.1236
			7	1.0	0.2738

对应吸光度和铅浓度进行线性拟合得工作曲线：Y=0.2682c+0.0010，其中，R=0.0098，其中Y轴为吸光度，X轴为铅浓度。从图1可以看出通过固相萃取-原子吸收检测水中铅含量的方法测定铅的浓度的工作曲线相关性很好。

本发明实施例提供的通过固相萃取-原子吸收检测水中铅含量的方法，包括以下步骤：

步骤1、将取得的水样进行过滤前处理；

步骤2、将处理好的样品通过固相萃取柱进行固相萃取；

步骤3、用硝酸将吸附在萃取柱内的铅洗脱出来；

步骤4、利用原子吸收光谱仪对洗脱出来的溶液进行分析测定；

步骤5、利用硝酸和去离子水进行固相萃取柱的再生。

实施例1

取自来水样品经过过滤纯化处理后，取10mL通过固相萃取柱进行铅的吸附，随后使用1M硝酸200μL对吸附后的固相萃取柱进行洗脱，收集洗脱液。重复上述操作7次，得到7份平行样品，将样品通过原子吸收光谱仪进行分析，检测结果如下表所示：

表2饮用水样品中铅含量测定

由表2可知，自来水中铅含量约为0.099μg/L。

取6份自配标准溶液按本发明提供的方法测定铅的含量，结果如下表所示：

对比例

取5份自配标准溶液按本发明提供的方法测定铅的含量，同时制备2种对照固相萃取柱，第1种用5%Nafion（CAS:31175-20-9）原液直接滴加到玻璃纤维棉中，即对比柱1；第2种按照同样制备方法将碳酸羟基磷灰石（carbonatedhydroxyapatite,CHA）代替Nafion制备固相萃取柱，即对比柱2。三种固相萃取柱分别处理同样的样品后，用同样的原子吸收光谱仪进行检测。对比试验结果表明，Nafion膜对Pb²⁺的富集的能力弱于CHA，但Nafion膜经过二甲基亚砜（DMSO）处理后对Pb²⁺的富集能力比CHA更好，分析数据如下表所示：

通过固相萃取-原子吸收检测法检测水中铅的含量，测定结果较为理想，回收率在0.050%-0.200%之间，相对标准偏差为0.7%-1.5%，检出限可达0.005μg/L。工作曲线在0-1.00μg/L相关系数为0.9980，线性良好。同国家标准方法规定的原子吸收检测铅的技术相比，本方法可显著降低铅含量的检出限，且本发明采用的材料对环境污染小，对铅富集效率高；本发明的回收率高、重复性好，采用流动注射方法进行固相萃取和洗脱，大大消除了手工操作的误差。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims

1.一种通过固相萃取-原子吸收检测水中铅含量的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤1、将取得的水样进行过滤前处理；

步骤2、将所述步骤1处理后的水样利用固相萃取柱进行固相萃取；

步骤3、用硝酸将吸附于固相萃取柱内的铅洗脱；

步骤5、利用硝酸和去离子水进行固相萃取柱的再生；

其中，所述步骤2中处理后的水样通过自制固相萃取柱进行固相萃取，所述固相萃取柱的制备方法为：取5%Nafion原液在60℃蒸发溶剂得到Nafion固体，将Nafion固体融于二甲基亚砜中，配成40~70wt%的Nafion溶液，将所述Nafion溶液滴加到玻璃纤维棉中，以完全浸泡玻璃纤维棉为标准，然后将浸泡有Nafion的玻璃纤维棉置于红外灯下烤干，再封装于聚四氟乙烯管中。

2.根据权利要求1所述的固相萃取-原子吸收光谱检测水中铅含量的方法，其特征在于，所述步骤1中的水样为不含有颗粒物的水样，所述过滤前处理为将所述水样通过4.5μm孔径的微孔滤膜过滤。

3.根据权利要求2所述的固相萃取-原子吸收光谱检测水中铅含量的方法，其特征在于，所述水样为自来水、纯净水等。

4.根据权利要求1所述的固相萃取-原子吸收光谱检测水中铅含量的方法，其特征在于，所述步骤2中水样流过固相萃取柱的流速为1mL/min。

5.根据权利要求1所述的固相萃取-原子吸收光谱检测水中铅含量的方法，其特征在于，所述步骤5中的使用的硝酸浓度为0.1M。

6.根据权利要求1所述的固相萃取-原子吸收光谱检测水中铅含量的方法，其特征在于，所述步骤2中固相萃取的方法，具体步骤包括：使用超纯水和0.1M的硝酸各5mL分别流过固相萃取柱进行萃取柱的活化，并放空萃取柱内的残留液体；量取10mL纯化后的水样，然后将水样以1mL/min的流速通过固相萃取柱对铅进行吸附富集，上样结束后，继续流过1min空气，以尽量排尽残留在柱内的水分。

7.根据权利要求1所述的固相萃取-原子吸收光谱检测水中铅含量的方法，其特征在于，所述步骤3中采用0.2mL的0.1M硝酸溶液进行对萃取柱内吸附的铅进行洗脱，并收集洗脱液放入进样杯。

8.根据权利要求1所述的固相萃取-原子吸收光谱检测水中铅含量的方法，其特征在于，所述原子吸收光谱仪的使用条件为：干燥时间40s，灰化时间20s，原子化时间3s，清洁时间2s，冷却时间17s，进样体积为20微升/次。

9.根据权利要求2所述的固相萃取-原子吸收光谱检测水中铅含量的方法，其特征在于，所述步骤5中使用1mL1M的硝酸和2mL去离子水先后通过固相萃取柱，进行固相萃取柱再生。