分散液液微萃取-分光光度法測定水中痕量銅

徐鑒，邵陽，張翠玲

(南京曉莊學院 生物化工與環境工程學院，江蘇 南京 211171)

微量元素銅是動植物和人體內的主要微量營養元素之一［1］，參與了體內多種代謝。但如果攝取量過多就會引發多種疾?。?］。隨著工業化的日益發展，環境中的銅污染變得更加嚴重。因此，研究準確測定環境中痕量銅的方法具有重要意義。目前測定銅的分析方法主要有分光光度法［3］、原子吸收光譜法［4］、電感耦合等離子體-原子發射光譜法［5］、電化學法［6］等。Assadi 等［7］報道了分散液液微萃取(DLLME)，該方法集采樣、萃取和濃縮于一體，操作簡便、快速、成本低、對環境污染小且富集效率高。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

Cu(NO3)2·3H2O，優級純;鹽酸羥胺、新銅試劑(2，9-二甲基-1，10-菲羅啉)、甲醇、醋酸-醋酸鈉緩沖溶液均為分析純;實驗用水為二次蒸餾水。

UV2450 型紫外可見分光光度計;AUY120 型電子天平;CT14D 型高速離心機;PHS-3C 型精密pH計。

1.2 溶液制備

1.2.1 1.0 mg/mL 銅(Ⅱ)標準貯存溶液 準確稱取優級純Cu(NO3)2·3H2O 3.801 9 g 溶于水，移入1 000 mL 容量瓶中，搖勻，以水定容。

1.2.2 0. 1 mmol/mL 鹽酸羥胺溶液 準確稱取0.694 9 g 鹽酸羥胺溶于100 mL 水中。

1.2.3 0.1 mmol/mL 新銅試劑溶液(2，9-二甲基-1，10-菲羅啉)(螯合劑) 準確稱取2.082 6 g 新銅試劑溶于100 mL 甲醇中。

1.3 實驗方法

準確移取5 mL 濃度為100 μg/L 的Cu2+溶液于20 mL 的具塞離心管中，加入緩沖溶液調節溶液pH=6，再加入1 mL 的0.1 mmol/mL 鹽酸羥胺溶液，反應5 min 后，此時溶液中的Cu2+被還原成Cu+。此時再向溶液中加入1 mL 的0.1 mmol/mL新銅試劑溶液，搖勻，靜止3 min。加入1 mL 的乙腈后用微量進樣器快速注入100 μL 氯仿，劇烈振蕩2 min，得到均勻的乳濁液，3 000 r/min 離心3 min后，將有機相沉淀全部轉移到刻度離心管中，加入甲醇，稀釋至5 mL，混勻后，置于石英比色皿中，以空白試劑為參比，在430 nm 處測定其吸光度。

2 結果與討論

2.1 吸收光譜

按實驗方法，在300 ～600 nm 范圍內掃描溶液的吸收光譜，見圖1。

圖1 銅-新銅試劑配合物的吸收光譜Fig.1 Absorption spectra of Cu-neocuproine complex

由圖1 可知，銅絡合物最大吸收峰位于430 nm處，試劑空白不干擾測定，故選擇430 nm 為測定波長。

2.2 萃取劑的選擇

萃取劑的選擇是影響DLLME 萃取效率的一個關鍵因素。萃取溶劑必須滿足以下3 個條件:①具有比水更大的密度，以便通過離心的方式把水溶液與萃取溶劑分離;②對待測物具有比水更大的溶解度，以保證取得良好的萃取效率;③當萃取劑注入水溶液時，能形成含有分散劑的微小液滴混濁溶液。按照實驗方法考察了氯仿、四氯化碳、氯苯、溴苯等溶劑對萃取效率的影響，實驗結果表明，氯仿的萃取效率最高。因此，本實驗選擇氯仿作為萃取劑。

2.3 萃取劑的用量

在保證萃取完全的前提下，盡可能減少相體積比，可以提高萃取效率和富集能力。按照實驗方法考察了氯仿體積從50 μL 到150 μL(間隔10 μL)對吸光度的影響。實驗結果表明，當氯仿的體積為100 μL 時，吸光度達到最大且保持穩定，故最終選擇萃取劑的體積為100 μL。

2.4 分散劑的選擇

分散劑的選擇是影響DLLME 萃取效率的另一個關鍵因素。要求分散劑不僅在萃取溶劑中有良好的溶解性而且還能與水互溶，使萃取溶劑在水相中分散成細小的液滴，增大其與待測物的接觸面積，從而提高萃取效率。按照實驗方法，考察了甲醇、乙醇、丙酮、乙腈等分散劑，當選擇甲醇和乙醇作為分散劑時對氯仿在水中不能形成較為穩定的乳濁液，而丙酮和乙腈則可以形成穩定的乳濁液，其中以乙腈為分散劑時所形成的乳濁液更為明顯，富集倍數更高。因此，本實驗選擇乙腈為分散劑。

2.5 分散劑的用量

按照實驗方法考察了分散劑乙腈體積從0.5 mL 到1.5 mL(間隔0.1 mL)對吸光度的影響。實驗結果表明，當乙腈的體積為1.0 mL 時，吸光度最大且保持穩定。這是因為乙腈用量小時，萃取劑不能很好的分散在水相中，導致萃取效率低;當乙腈用量較大時，被測組分在水中的溶解度增大，分析物不易被萃取劑富集而使萃取效率降低。故最終選擇分散劑體積為1.0 mL。

2.6 螯合劑的用量

螯合劑的主要作用是與金屬離子形成穩定的疏水性配合物，使金屬離子萃取到有機相中。按照實驗方法考察了濃度為0.1 mmol/mL 新銅試劑體積從0.5 mL 到1.5 mL(間隔0.1 mL)對吸光度的影響。實驗結果表明，當新銅試劑的體積為1.0 mL時，吸光度達到最大且保持穩定，故最終選擇濃度為0.1 mmol/mL 新銅試劑體積為1.0 mL。

2.7 pH 值及緩沖溶液用量的影響

溶液的pH 值影響疏水性配合物的形成，從而影響萃取效率。按照實驗方法，考察了pH 在4 ～8范圍內吸光度的變化情況。實驗結果表明，當pH=6 時吸光度可達最大值且穩定。本實驗選用pH =6醋酸-醋酸鈉緩沖溶液。

實驗了不同體積pH =6 的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液對Cu2+萃取的影響。實驗結果表明，pH =6 的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液的最佳用量為0.5 ～1. 0 mL。本實驗選用醋酸-醋酸鈉緩沖溶液1.0 mL。

2.8 鹽濃度的影響

按照實驗方法考察了離子強度對萃取效率的影響。在水相中加入不同濃度的NaCl 溶液(0 ～5%)。實驗結果表明，隨著鹽濃度的增加，體系的吸光度無明顯變化。故本實驗選擇不加鹽。

2.9 萃取時間的影響

在DLLME 過程中，萃取時間是指在水相中加入分散劑和萃取劑后到開始離心之前的這段時間間隔。按照實驗方法考察了1 ～5 min 時間范圍內對萃取效率的影響。實驗結果表明，萃取時間為2 min時吸光度可達最大值，所需萃取時間很短，這是因為溶液形成乳濁液之后萃取溶劑被均勻的分散在水相中，與待測物接觸面積大，待測物由水相轉移到有機相并且迅速地達到兩相平衡。故本實驗選擇萃取時間為2 min。

2.10 共存離子的影響

按實驗方法考察了實際樣品中可能存在的離子對銅離子測定的影響。對100 μg/L 的Cu2+標準溶液進行測定，當相對誤差不超過±5%時，下列共存物質不干擾測定:Li+、Na+、K+(100 mg/L);Ca2+、Mg2+、Pb2+、Sn2+、Mn2+(70 mg/L);Fe3+、Ag+、Ba2+(50 mg/L);Zn2+、Co2+、Ni2+、Cd2+(20 mg/L)。可見體系對銅離子檢測具有很高的選擇性。

2.11 工作曲線、檢出限和精密度

配制一系列銅離子標準溶液，按實驗方法，在430 nm 處測定其吸光度。結果表明，銅離子濃度在1.0 ～200 μg/L 范圍內與吸光度呈良好的線性關系，線 性 回 歸 方程 為A = 0. 003 2 + 0. 043 6C(μg/L)，相關系數r =0.998 4。由11 次空白測定的標準偏差的3 倍除以工作曲線的斜率，求得本方法檢出限為0.35 μg/L。對含有100 μg/L 的銅離子標準溶液平行萃取測定11 次，測定結果的RSD 為3.42%。

2.12 樣品分析

按實驗方法檢測了自來水、河水和工業廢水中的銅離子。對樣品平行測定5 次，樣品的加標回收率在96.2% ～101.7%，結果見表1。

表1 實際水樣的測定結果及加標回收率Table 1 The determination results and spike recovery of real water

3 結論

本實驗建立了以氯仿為萃取劑，乙腈為分散劑，新銅試劑為螯合劑的分散液液微萃取方法，將該方法與發光光度法聯用測定水中的痕量銅。該方法集采樣、萃取和濃縮于一體，具有操作簡單、快速、靈敏度高等優點，適用于各種實際水樣中痕量銅的測定。

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