微晶酚酞負載孔雀石綠分離富集后分光光度法測定痕量鎘

(商洛學院化學與化學工程系，商洛726000)

1 引言

鎘是一種廣泛分布于環境中并嚴重危及生物體健康的有毒重金屬元素之一[1]。人體吸入的大部分鎘存在于肝臟和腎臟[2,3]，將會導致癌癥、動脈硬化及高血壓[4]等。人體鎘的主要來源是水和食物，因此建立準確、靈敏的測定水和食物中鎘含量顯得非常重要。

目前，雖然測定鎘的方法很多。如分光光度法[5,6]，動力學法[7]，原子發射光譜法[8]，原子吸收光譜法[9,10]，高效液相色譜法[11]及電化學法[12,13]等。但是，因為環境水樣中鎘含量很低且基體效應嚴重。用這些方法無法直接測定環境水樣中鎘含量，為了準確測定其含量，必須進行分離和預富集。

本實驗建立了負載孔雀石綠(MG+)的微晶酚酞分離富集環境水樣中痕量Cd2+的新方法。在SCN-存在下，Cd2+與SCN-形成的Cd(SCN)42-與負載在微晶酚酞上的MG+發生反應，生成[Cd(SCN)42-]·(MG+)2。該離子締合物可被吸附在微晶酚酞表面上，而常見陽離子Pb2+、Co2+、Ni2+、Mn2+、Cd2+、Fe3+、Al3+等不被吸附。解吸富集在微晶酚酞表面上的Cd2+，然后用分光光度法測定環境解吸液中Cd2+的含量。該方法可避免萘易升華對人體健康帶來的危害，具有環境友好等特點。

2 實驗部分

2.1 實驗原理

圖5 MG+與酚酞的結構圖

2.2 儀器和試劑

UV757CRT紫外可見分光光度計(上海海曙精密科學儀器有限公司)。

1.0 g/L標準Cd2+儲備液：稱取1.0000克純金屬鎘于燒杯中，加5 mL 6.0 mol/L HCl溶解，定容至1 L容量瓶中；1.0 × 10-3mol/L孔雀石綠(上海試劑廠)溶液：準確稱取0.0364 g 孔雀石綠，用蒸餾水稀釋至100 mL。KSCN(西安試劑廠)溶液：0.1 mol/L。酚酞(天津市凱通化學試劑有限公司)乙醇溶液：2 g/L。PAR(天津市博達化工有限公司)溶液：1.0×10-3mol/L。硼酸鈉：0.1 mol/L。H2SO4：1.0 mol/L。所用試劑均為分析純，水為二次蒸餾水。

2.3 實驗方法

取一小燒杯，加入0.5 mL Cd2+標準溶液、一定量的MG及KSCN溶液，用蒸餾水稀釋至10 mL。在不斷攪拌下逐滴加入一定量的2g/L酚酞溶液，攪拌一段時間后靜置片刻。取0.4 mL清液、1.5 mL PAR 和3.0 mL 硼酸鈉，定容至25 mL 容量瓶中[14],于504 nm處測定締合物的吸光度，計算溶液中剩余Cd2+的量，利用差量法計算富集率(E/%)。

Co和C分別代表初始及剩下的Cd2+濃度。E代表富集率。

3 結果與討論

3.1 MG用量對Cd2+富集率的影響

實驗研究了MG用量對Cd2+富集率的影響(圖2)。結果表明：當MG不存在時，Cd2+完全留在溶液中，Cd2+的富集率為0，隨著MG用量的增大，富集率亦增加，當MG用量為0.3 mL時，富集率增大為98%，繼續增大MG用量，富集率基本不發生變化。這是由于MG在溶液中以MG+形式存在，但MG不存在時，無法形成[Cd(SCN)2-]·(MG+)，Cd2+便無法吸附在微晶酚酞表面。當加入MG后，生成的Cd(SCN)2-]·(MG+)量越來越多，富集率也相應增大。

圖2 MG用量對Cd2+富集率的影響0.1 mol L-1 KSCN 3.0 mL; 0.2% 酚酞2.0 mL; 1.0 mol/L H2SO4 1.0 mL; 攪拌時間12 min

3.2 KSCN用量對Cd2+富集率的影響

試驗了KSCN用量對Cd2+富集率的影響(圖3)。當KSCN不存在時，Cd2+的富集率為0。富集率隨著KSCN用量的增大而增加，當KSCN用量為3.0 mL時，富集率達到最大值。因此，選擇3.0 mL KSCN 為最佳條件。

圖3 KSCN用量對Cd2+富集率的影響1.0 ×10-3 mol/L MG 0.3 mL; 0.2% 酚酞 2.0 mL; 1.0 mol/L H2SO4 1.0 mL; 攪拌時間12 min

3.3 酚酞用量對Cd2+富集率的影響

試驗了酚酞用量對Cd2+富集率的影響。當溶液中無微晶酚酞存在時，Cd2+的富集率為32%，隨著酚酞用量的增大，富集率增大，這表明微晶酚酞對Cd2+有很好的富集能力。當酚酞用量為2.0 mL時，富集率最大。故選擇2.0 mL酚酞為最佳條件(圖4)。

圖4 酚酞用量對Cd2+富集率的影響1.0 ×10-3 mol/L MG 0.3 mL; 0.1 mol/L KSCN 3.0 mL; 1.0 mol/L H2SO4 1.0 mL; 攪拌時間12 min

3.4 H2SO4用量對Cd2+富集率的影響

同理，試驗了H2SO4用量對富集率的影響。結果發現，富集率隨H2SO4用量的增大而增大，當H2SO4用量為1.0 mL時，富集率最大。為保證Cd2+被完全富集，控制H2SO4用量1.0 mL(圖5)。

圖5 H2SO4用量對Cd2+富集率的影響1.0×10-3 mol/L MG 0.3 mL; 0.1 mol/L KSCN 3.0 mL; 0.2% 酚酞 2.0 mL; 攪拌時間12 min

3.5 攪拌時間對Cd2+富集率的影響

試驗了攪拌時間對富集率的影響。結果表明，Cd2+的富集率隨攪拌時間的增長而不斷增加。這是由于攪拌時間增長，微晶酚酞表面吸附的Cd(SCN)2-]·(MG+)也逐漸增加。當攪拌時間為12 min時，富集率最大。故選擇攪拌時間為12 min。

3.6 不同鹽對Cd2+富集率的影響

實驗了幾種常見鹽KCl、KBr、KI、(NH4)2SO4、NaClO4及NaNO3對富集率的影響，結果表明其對富集率都有不同程度的降低作用。這可能的原因是：第一，因為不同鹽中陰離子(NO3-、SO42-、ClO4-、I-、Br-、I-)也能與MG+形成離子締合物，且隨鹽濃度增大，消耗MG+的量增加，這導致能與Cd(SCN)42-生成締合物[Cd(SCN)42-]·(MG+)2的MG+有效濃度降低；第二，高濃度的鹽存在時，Cd2+的活度降低，削弱了Cd2+與SCN-形成Cd(SCN)42-的能力，這導致[Cd(SCN)42-]·(MG+)2生成量減少，從而造成Cd2+富集率下降[15]。實驗還表明Pb2+、Co2+、Ni2+、Mn2+、Cd2+、Fe3+及Al3+完全不被富集而留在溶液中。因此，當Cd2+與這些鹽共存時，Cd2+能得到很好的富集而分離。

4 案例

取1000 mL水樣，按1.2中的方法對樣品進行富集，然后利用分光光度法測定水樣中鎘的含量,結果見表1。

表1 環境水樣中Cd2+測定結果 (n =9) (μg/L,%)

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