一種利用殼聚糖富集測定水中鉛、鎘的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水體檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用殼聚糖富集測定水中鉛、鎘的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 伴隨著當(dāng)代人們生活水平和質(zhì)量的穩(wěn)步提升，科技水平的超速發(fā)展，人們對各種 資源的需求量上升，自然資源的利用率也逐步上升。工業(yè)排放的廢水中重金屬污染也越趨 嚴(yán)重，大量的重金屬從廢水中進(jìn)入我們的生態(tài)循環(huán)，重金屬不僅可以直接進(jìn)入大氣，水體和 土壤，造成直接的環(huán)境污染。還能在三者之間相互迀移，造成各環(huán)境要素間接的污染。大 量鉛離子進(jìn)入人體后，除了極少量的鉛離子能夠通過人體自身的免疫系統(tǒng)，通過各種排泄 方式排泄外，剩下的大部分鉛在短時(shí)間內(nèi)溶入血液中，阻礙血液的合成。頻發(fā)性頭痛、腸胃 潰瘍、四肢無力、困倦、便秘和肌肉疼痛，動脈硬化、腸胃潰瘍等癥狀也是因鉛離子污染造成 的。鎘是一種具有金屬光澤的非典型過渡性重金屬，位于元素周期表中第五周期第II B族。 鎘元素是一種生物蓄積性強(qiáng)、毒性持久、具有"三致"作用的劇毒元素。鎘通過與酶類巰基結(jié) 合或替代作用，置換出細(xì)胞內(nèi)酶類系統(tǒng)，降低機(jī)體抗氧化酶的活性，使機(jī)體清除自由基的能 力下降，引起氧化損傷；鎘可以占據(jù)鈣離子通道并進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，使細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)失衡，也可 以在進(jìn)入細(xì)胞前與細(xì)胞表面的孤兒受體上的抗原決定簇胞外鋅位點(diǎn)結(jié)合，干擾細(xì)胞代謝； 鎘能誘導(dǎo)金屬硫蛋白的形成，金屬硫蛋白參與了鎘在機(jī)體內(nèi)的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、排泄和蓄積；鎘 能引起DNA單鍵斷裂，并損害DNA修復(fù)系統(tǒng)，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。
[0003] 殼聚糖（chitasan，CTS)是甲殼素脫乙?；a(chǎn)物，由水產(chǎn)加工副產(chǎn)物一一蝦殼、 蟹殼等制備。研究表明，CTS中的氨基是與金屬離子結(jié)合的最佳活性位點(diǎn)，對金屬離子有 穩(wěn)定的配位作用，而乙酰基的增多會降低CTS對重金屬的最大結(jié)合容量。同時(shí)，由于殼聚糖 具有生物降解能力、生物相容性、生物活性以及無毒等獨(dú)特的性能，近年來殼聚糖及其衍生 物在水處理領(lǐng)域已得到高度重視和廣泛研究。在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用，殼聚糖可作水處理的 絮凝劑。如食品工業(yè)廢水的處理、凈化自來水、飲用水的凈化、重金屬廢水的處理。根據(jù)科 學(xué)家長時(shí)間的研究，殼聚糖分子鏈上遍布著大量的游離的羥基基團(tuán)和氨基基團(tuán)，而殼聚糖 在一些稀酸溶液中其氨基容易質(zhì)子化（比如說稀硝酸)，從而使殼聚糖質(zhì)子化為帶正電荷的 可溶性的聚電解質(zhì)，我們可以判斷殼聚糖具有陽離子型絮凝劑的作用。因此殼聚糖是自來 水廠凈化水的理想絮凝劑，它不但能有效的除去水中的懸浮物和顆粒物，還能除去一些有 害的有機(jī)物。
[0004] 隨著生活水平的提高，工業(yè)廢水中的重金屬離子排放量也越發(fā)的變多，人們的攝 入的重金屬離子防不勝防，各地重金屬離子中毒事件也越發(fā)的變多，因而大家日漸關(guān)注食 物中和各大水源中的重金屬離子的含量。申請人確定了殼聚糖富集-原子吸收光譜法測定 水中鎘鉛等微量元素的最佳提取工藝條件，為監(jiān)測水質(zhì)提供技術(shù)支持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明在于提供一種高選擇性分離富集-測定水樣中微量元素的火焰原子吸收 光譜方法。
[0006] 本發(fā)明具體通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 一種利用殼聚糖富集測定水中鉛、鎘的方法，通過以下步驟完成： 1) 殼聚糖分離富集鉛、鎘離子 稱取殼聚糖加入柱中至三分之二處，加入鉛或鎘溶液收集流出液，離心后取上清液，裝 入容量瓶中定容；向柱中加入解析劑洗脫被吸附的離子，離心洗脫液取上清液，稱取I mL 加入10 mL的容量瓶中定容，洗脫溶液用于后續(xù)原子吸收光譜測定； 2) 檢測方法 測定儀器：原子吸收分光光度計(jì)；測定Pb元素的儀器條件：波長283. 3nm，狹縫0. 5nm， 燈電流2. 0 mA，燃燒器高度5. 0mm，乙炔流量1500mL/min，空氣流量5000mL/min ;測定Cd 元素的儀器條件：波長228. 8 nm，狹縫0. 5nm，燈電流2. 0 mA，燃燒器高度5. 0_，乙炔流量 1500mL/min，空氣流量5000mL/min ;利用火焰原子吸收光譜法測定步驟（1)所得洗脫液中 的鉛、鎘離子濃度； 3) 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制 將10. 0 mL的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液或鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液按照步驟（1)和步驟（2)進(jìn)行分離富集和原子 吸收光譜測定；在1-25 μ g/mL濃度范圍內(nèi)，吸光度與樣品液中鉛離子濃度呈良好的線性關(guān) 系：A=0. 023C+0. 013, C為濃度，其單位為μ g/mL，線性相關(guān)系數(shù)R2= 0. 9951 ;在1-6 μ g/mL 濃度范圍內(nèi)，吸光度與樣品液中鎘離子濃度呈良好的線性關(guān)系：A=0. 11C+0. 152, C為濃度， 其單位為μ g/mL，線性相關(guān)系數(shù)R2= 0. 9995 ; 4) 待測樣中鉛、鎘含量的測定 將鉛離子樣品溶液或鎘離子樣品溶液按照步驟（1)和步驟（2)進(jìn)行分離富集和原子 吸收光譜測定，得到吸光度A ;最后根據(jù)校正曲線計(jì)算出樣品溶液中鉛或鎘離子濃度。
[0007] 進(jìn)一步，步驟（1)中的吸附條件為所述的鉛或鎘溶液pH值為5,溫度為25°C。
[0008] 進(jìn)一步，步驟（1)中吸附時(shí)間為：鉛離子溶液4 h，鎘離子溶液6 h。
[0009] 進(jìn)一步，所述的解析劑為I mol/L的H2SO4溶液。
[0010] 進(jìn)一步，所述的洗脫條件為：殼聚糖與解析劑的質(zhì)量體積比為1. 2:20 g/ml，洗脫 時(shí)間為30 min。
[0011] 本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明克服了已有靜態(tài)分離技術(shù)存在的操作繁瑣，步驟復(fù) 雜、重現(xiàn)性不好等諸多缺點(diǎn)，更好地提高了檢測的靈敏度和選擇性，對于超低濃度鉛、鎘的 檢測易于自動化。
【附圖說明】
[0012] 圖1是殼聚糖吸附重金屬離子鉛與pH的關(guān)系； 圖2是殼聚糖吸附重金屬離子鎘與pH的關(guān)系； 圖3是殼聚糖吸附鉛離子到達(dá)飽和吸附量的時(shí)間； 圖4是殼聚糖吸附鎘離子到達(dá)飽和吸附量的時(shí)間； 圖5是殼聚糖吸附重金屬離子鉛與溫度的關(guān)系； 圖6是殼聚糖吸附重金屬離子鎘與溫度的關(guān)系； 圖7是不同解析劑對洗脫重金屬離子鉛的影響； 圖8是不同解析劑對洗脫重金屬離子鎘的影響； 圖9是不同解析劑用量對解析重金屬離子鉛的效果； 圖10是不同解析劑用量對解析重金屬離子鎘的效果； 圖11是解析時(shí)間對洗脫重金屬離子鉛的影響； 圖12是解析時(shí)間對洗脫重金屬離子鎘的影響。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，以下所述，僅是對本發(fā)明的較佳實(shí)施 例而已，并非對本發(fā)明做其他形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示 的技術(shù)內(nèi)容加以變更為同等變化的等效實(shí)施例。凡是未脫離本發(fā)明方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明 的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以下實(shí)施例所做的任何簡單修改或等同變化，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0014] 本發(fā)明通過單因素變量、正交試驗(yàn)確定了殼聚糖富集-原子吸收光譜法測定水中 鎘鉛等微量元素的最佳提取工藝條件，對殼聚糖的富集吸附重金屬離子的工藝流程進(jìn)行了 優(yōu)化，具體通過以下過程完成。
[0015] L標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備 取10個10 mL的容量瓶，用標(biāo)簽紙依次編號1，2,3,4,5,6,7,8,9，10，11，12。在1到 6號容量瓶中用移液管依次加入1，5,10,15, 20, 25 mL 0. 1 μ g /mL的鉛標(biāo)液，然后用0. 5% 的硝酸溶液定容至刻度，搖勻。在7到12號容量瓶中依次加1，2,3,4,5,6 mL I yg/mL的 鎘標(biāo)液，然后用〇. 5%的硝酸溶液定容至刻度，搖勻。用火焰原子吸收分光光譜法分別檢測 鉛和鎘的吸光度，檢測結(jié)果如表1所示。
[0016] 表1標(biāo)準(zhǔn)曲線
線性回歸求得鉛和鎘的標(biāo)準(zhǔn)曲線分別為 A=0.0 23^+0. 013 ； A=O. llC2+0. 152〇
[0017] 式中A-表不吸光度； C「表示鉛濃度，μ g/mL ; C2-表不錦濃度，yg/mL。
[0018] 由線性回歸方程得出標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)分別為R12= 0. 9951，R/=0. 9995。
[0019] 2.殼聚糖富集吸附水中的鉛離子 稱取殼聚糖一加入柱中（至少加到柱的三分之二）一加入鉛儲備液一流出液離心取上 清液一稱取I HiL加入10 mL的容量瓶中一定容一向柱中加入I mol/L的稀硫酸洗脫一離 心洗脫液取上清液一稱取I mL加入10 mL的容量瓶中一定容。
[0020] 3.殼聚糖富集吸附水中的鎘離子 稱取殼聚糖一加入柱中（至少加到柱的三分之二）一加入鎘儲備液一流出液離心取上 清液一稱取I mL加入10 mL的容量瓶中一定容一向柱中加入I mol/L的稀硫酸洗脫一離 心洗脫液取上清液一稱取I mL加入10 mL的容量瓶中一定容。
[0021] 4.檢測方法 測定儀器：原子吸收分光光度計(jì)；測定Pb元素的儀器條件：波長283. 3nm，狹縫0. 5nm， 燈電流2. 0 mA，燃燒器高度5. 0mm，乙炔流量1500mL/min，空氣流量5000mL/min ;測定Cd 元素的儀器條件：波長228. 8 nm，狹縫0. 5nm，燈電流2. 0 mA，燃燒器高度5. 0_，乙炔流量 1500mL/min，空氣流量5000mL/min ;利用火焰原子吸收光譜法測定洗脫液中的鉛、鎘離子 濃度。
[0022] 實(shí)施例1 pH值隊(duì)殼聚糖吸附的影響 用電子天平稱取6份I. 2 g殼聚糖放入6個100 mL的燒杯中，準(zhǔn)確量取6份I mL的 I g/L的鉛標(biāo)準(zhǔn)儲備液分別加入100 mL的燒杯中，再加入59 mL超純水稀釋至60 mL，用 lmol/L的稀鹽酸和I mol/L的氫氧化鈉溶液分別調(diào)節(jié)pH至2、3、4、5、6、7。放入雙功能數(shù) 顯恒溫振蕩器中震蕩4 h，把從6個燒杯中各取出10 mL溶液編號號離心，取上清液中的1 mL定容至10 mL的容量瓶中，結(jié)果如圖1、2和表2、3。
[0023] 表2殼聚糖吸附重金屬離子鉛與?Η的關(guān)系
表3殼聚糖吸附重金屬離子錦與pH的關(guān)系
由圖1、2可看出，隨著pH升高，殼聚糖對重金屬鉛，重金屬鎘的吸附率升高，等到pH超 過5之后，殼聚糖吸附率又開始逐漸降低。故溶液酸堿度為pH=5時(shí)，殼聚糖對重金屬離子 鉛和重金屬離子鎘的吸附率最大。
[0024] 實(shí)施例2時(shí)間對殼聚糖吸附的影響 分別稱取30 mL (I g/L)的鉛標(biāo)準(zhǔn)儲備液和鎘標(biāo)準(zhǔn)儲備液，置于盛有0.3 g殼聚糖的 錐形瓶中，用稀鹽酸和稀硫酸調(diào)節(jié)pH=5,置于振蕩器上振蕩，每隔I h取樣品一次，每次取I mL并稀釋定容至50 mL容量瓶中，共取10次，每次取I mL并稀釋定容至50 mL容量瓶中， 測定濾液中各離子的含量，計(jì)算飽和吸附量，結(jié)果如圖3、4和表4、5。
[0025] 表4殼聚糖吸附重金屬離子鉛與時(shí)間的關(guān)系
由圖3、4可看出，隨著吸附時(shí)間的變長，殼聚糖的吸附量逐漸飽和，當(dāng)吸附時(shí)間到達(dá)4 h時(shí)，鉛離子達(dá)到飽和，當(dāng)吸附時(shí)間