離子液體分散液液微萃取-等離子體發射法測定水中痕量鍶

李樹俊，孫愛德

(1.臨沂市信息工程學校，山東 臨沂 276300；2.臨沂大學，山東 臨沂 276005)

離子液體分散液液微萃取-等離子體發射法測定水中痕量鍶

李樹俊1，孫愛德2*

(1.臨沂市信息工程學校，山東 臨沂 276300；2.臨沂大學，山東 臨沂 276005)

以離子液體1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([C4MIM][BF4])為萃取劑，乙腈為分散劑，二環己基18-冠-6為螯合劑，建立了水中分散液液微萃取痕量鍶的方法。對影響本方法的實驗條件進行優化，包括萃取劑與分散劑的種類與用量、萃取時間等。在最佳實驗條件下，Sr2+在100～2000 μg/L內呈線性，相關系數為0.9992，檢出限為15 μg/L，相對標準偏差為3.4%。4種水樣中Sr2+的結果表明，該方法富集效率高，適用于環境水體痕量Sr2+分離。

分散液液微萃取；離子液體；等離子體發射光譜法；鍶離子

我國鍶資源豐富，然而產業發展歷史短，相關國標和行標不完善，各種檢測手段各不相同，結果缺乏對照性，大大制約了鍶產業的發展[1]。幾十年來各種分離技術用于Sr2+分離和提取，包括陰離子樹脂交換法[2-3]、鍶特效樹脂交換分離[4]、液液分配萃取[5]等。Valentová等[6]對二環己基18-冠-6萃取分離Sr2+的理論機理進行了研究，Fan等[5]報導了二環己基18-冠-6作為配體，萃取分離水體中Sr2+的應用研究。

分散液液微萃取法集分離、萃取和富集于一體，成為一種十分有效的方法用于物質的萃取分離[7]。盡管這種方法存在許多的優勢，但是在分離過程中經常使用諸如氯苯類、氯仿或有機氯化物有毒有機物作為萃取劑，容易對環境造成污染[8]。離子液體，相對有機溶劑來說是一種環境友好的綠色新型溶劑，不易揮發、性質穩定，在萃取分離過程和化學反應領域具有良好的應用前景[9-10]。Dai等[11]以離子液體[R1R2MIM][TNf2]、[R1R2MIM][PF6]為萃取相，用二環己基18-冠-6 (DCH18C6)為萃取劑，與甲苯體系對照萃取Sr2+，結果發現，Sr2+分配比在離子液體中比甲苯高出幾個數量級，但是沒有系統研究影響Sr2+分離效率的因素。

本文中以離子液體作為萃取試劑，采用分散液液微萃取法萃取分離水體中痕量的Sr2+，等離子體發射光譜儀測定Sr2+含量。系統考察了影響分散液液微萃取的因素，包括離子液體的種類和用量、分散劑的種類和體積、萃取時間、溶液pH值等。在最佳實驗條件下，對該方法的性能進行測試和評價，并對實際水樣中Sr2+進行了分析。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

全譜直讀電感耦合等離子體發射光譜儀(美國Varian公司，Vista MPX型)，配40 MHz自激式射頻發生器、中階梯多色器系統、Vista Chip CCD檢測器、玻璃同心軸霧化器、旋流霧化室、水平炬管和蠕動進樣泵。

硝酸為優級純，甲醇，丙酮，乙腈均為HPLC級；二氯甲烷、1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽/[C4MIM][BF4]為分析純。儲備液采用去離子水配置。

鍶標準溶液：制備10 mL 100 μg/mL Sr2+標準溶液，配制成25 mL 40 μg/mL，二環己基并-18-冠-6溶液0.1356 mmol/L；所有試劑均為分析純。

1.2 分散液液微萃取

向10 mL具塞離心管中依次加入1 mL的0.4 μg/mL鍶的標準溶液，0.5 mL二環己基并18-冠-6螯合劑，搖勻，靜置2min。加入0.2 mL乙腈分散劑，用微量進樣器快速注入150 μL [C4MIM][BF4]萃取劑，振蕩10min，溶液即變成均勻的乳濁液。以5000 r/min轉速離心10min，使有機相沉積于管底，用微量進樣器將下層有機相全部轉移至10 mL玻璃試管中，加入1 mL 1 mol/mL HNO3，溶液用于Sr2+的分析。

2 結果與討論

2.1 萃取劑的選擇

按照試驗方法考察了1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽/[C2MIM][PF6]、溴化1-丁基-3-甲基咪唑/[C4MIM]Br、1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽/[C4MIM][BF4]的萃取效率的影響，選取萃取效率最高的作為萃取劑。

圖1 萃取劑對發射光譜強度的影響

由圖1可知，相同實驗條件下，以18-冠醚-6作為螯合劑，[C4MIM][BF4]表現出了比其他兩種更為優越的萃取性能。

2.2 萃取劑用量的選擇

按照試驗方法考察了不同體積萃取劑對實驗的影響，主要考察了150、300、450、600 μL萃取劑的萃取效率，[C4MIM][BF4]體積變化對萃取的影響結果如圖2所示。

圖2 萃取劑體積對發射光譜強度的影響

隨著[C4MIM][BF4]濃度增加，體系對Sr2+萃取明顯下降，選取離子液體體積為150 μL。

從試驗結果可知，隨著兩種鐵離子用量的增大，磁性產品的產率逐步升高。通過前面的反應式可知，礦漿中生成新的Fe3O4顆粒，并在赤鐵礦表面形成物理吸附。隨著亞鐵離子與鐵離子用量不斷增大，赤鐵礦表面吸附越來越多的Fe3O4顆粒。由于新的Fe3O4顆粒增強赤鐵礦表面的磁性，間接使赤鐵礦磁性不斷增大，使其克服自身重力，被磁選機的磁場捕獲，使得磁選的回收率增大。當亞鐵離子和鐵離子總用量為0.021 mol/L，赤鐵礦回收率達到最大。

2.3 分散劑的選擇

分散劑對水和有機相均有良好的親合性，考察了甲醇、丙酮、乙腈的影響，結果如圖3所示。甲醇性能最差，而乙腈萃取性能明顯高于丙酮的萃取性能，故選用乙腈為分散劑。

圖3 分散劑對萃取效率的影響

2.4 分散劑用量選擇

試驗考察了不同體積乙腈的影響，結果如圖4。0.2、0.5 mL乙腈有相分層，1.0、1.5 mL乙腈混溶，由圖4可知0.2 mL的分散劑優于0.5 mL，所以選擇乙腈為1.5 mL。

圖4 分散劑體積對萃取效率的影響

2.5 萃取時間的確定

考察了5～50 min內萃取效率，萃取時間對發射光譜強度的變化如圖5所示。由圖可知,當萃取時間在30min時萃取性能最強，故選擇30min萃取時間。

圖5 萃取時間對萃取效率的影響

2.6 溶液pH值的影響

圖6 pH值對發射光譜強度的影響

2.7 方法的評價

在最佳實驗條件下，采用ICP-OES對這種方法進行評價。Sr2+濃度線性范圍為100～2000 μg/L，相關系數為0.9992，檢出限為15μg/L，相對標準偏差為3.4%。

2.8 樣品的測定

按照推薦的方法條件，對自來水、排污水口的污水、沂河水、校園湖水中Sr2+含量進行萃取測定，結果列于表1，結果表明，這種方法適合于水樣中Sr2+分離分析。

表1 實際樣品中Sr2+測定結果

3 結論

本實驗建立了以1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽為萃取劑，乙腈為分散劑，二環己基并18-冠醚-6為螯合劑的分散液液微萃取技術，該新技術與等離子體聯用測定水中痕量Sr2+。該方法操作簡單、快速，靈敏度高，適用于各種實際水樣中痕量Sr2+的測定。

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(本文文獻格式：李樹俊，孫愛德.離子液體分散液液微萃取-等離子體發射法測定水中痕量鍶[J].山東化工,2017,46(7):117-119.)

Determination of Sr Ion in Waters Samples by Ionic Liquid Dispersive Liquid Phase Microextraction Coupled with ICP-OES

LiShujun1,SunAide2*

(1.Linyi Information Engineer School,Linyi 276300,China; 2.Linyi University,Linyi 276005,China)

A method of ionic liquid dispersive liquid-liquid microextraction was developed for the determination of Sr2+in water. The method uses DCH18-C-6 as a chelating agent and [C4MIM][BF4] as an extraction solvent，acetonitrile as a disperser. The parameters including the pH, the types and dosages of extraction solvent and dispersant, and the extraction time, were optimized. Under the optimum conditions，the calibration curves were linear in the concentration from 10 to 2000 μg/L with the correlation coefficient of 0.9992. The limit of detection was 15μg/L with the relative standard deviation (RSD) 3.4%. The amounts of Sr in four real water samples were investigated by the proposed method. It was sensitive, rapid and easy for the separation of trace Sr2+in water samples．

ionic liquid; dispersed liquid-liquid microextraction; ICP-OES; Sr

2017-01-18

國家自然科學基金(No. 41403005, 41673007)；山東省自然科學基金(ZR2014DL007)；山東省高校科技計劃項目(J15LC11)

李樹俊(1975—)，男，一級教師，主要從事化學分析工作；通訊作者，孫愛德(1977-)，男，博士，教授，主要從事環境化學領域的研究工作。

O657.31

A

1008-021X(2017)07-0117-03