原子吸收法测定分心木中铜铅锌

原子吸收法测定分心木中铜铅锌 毕业论文 原子吸收法测定分心木中 铜铅锌含量方法研究 学 院, 专 业, 学生姓名, 学 号, 指导教师, 2015年6月 摘要 摘 要 分心木作为一种具有较高医用价值的中药材，其主要有效药用成分是药材中的总鞣质含量，而分心木中的铜铅锌等微量重金属，对药效也有一定影响，所以，研究分心木中的铜铅锌含量的测定方法，测定其含量，对于分心木的药用价值的进一步开发研究具有重要意义。 本文研究了用原子吸收光谱法测定分心木中铜、铅、锌含量的实验影响因素。通过实验建立了火焰原子吸收法测定分心木中铜、铅、锌的方法步骤。实验考察比较了用强酸湿法消解和干法灰化两种不同的样品处理方法，得出强酸消解和通过灰化溶解两种实验方法的各自的优势。灰化时，马弗炉最佳温度为550?;消解时，最佳的消解试剂配比30mL浓硝酸和5mL过氧化氢。方法确定了铜、铅、锌的最佳实验条件，测定Cu、Pb、Zn时最佳狭缝宽度均为0.4nm;乙炔-空气比为7.0:2.4。实验测得铜、铅、锌的工作曲线方程分别为y=0.217x+0.0096， 2y=0.0324x+0.0077，y=0.0533x+0.0024，线性相关系数R分别为0.9989，0.9904， -115µg.g，锌元素的含量为0.9983。经实验测得分心木中铜元素的含量为6. -1-135.60µg.g，铅元素的含量为0.01975µg.g。 关键词:原子吸收，分心木，湿法消解，灰化，铜，铅，锌 I Abstract Abstract Distraction wood is a medicines with high medical value, and its main active medicinal ingredients are herbs total tannin content , the copper , lead and zinc and other trace heavy metal cotent in distracted wood also have some impact on efficacy . Therefore , the study of measured for its content of which the determination of Cu, Pb and Zn content was important for the distraction of the medicinal value of wood further research and development. In this paper, we study the experimental factors of the determination of Cu, Pb and Zn content by using atomic absorption spectrometry. Experiments established the method steps of the determination of Cu, Pb and Zn content in distraction wood by flame atomic absorption spectrometry . Experimental study that compare the wet acid digestion and dry ashing two different sample processing methods, obtained their advantages of two experimental methods . When ashing, the best temperature of muffle is 550 ?; when digestion, optimal digestion reagent ratio 5mL 30mL concentrated nitric acid and hydrogen peroxide. The method determines the optimum conditions of copper, lead, zinc and slit width measured were 0.4 (H) nm / Cu, Pb, Zn; acetylene - air ratio is 2.0: 17.0. We measured standard operating line equation of copper, lead and zinc were y = 0.217x + 0.0096, y = 0.0324x + 0.0077, y 2= 0.0533x + 0.0024, and correlation coefficient R were 0.9989 , 0.9904 , 0.9983. By experimentally measured and calculated, Cu content in distraction wood -1-1is6.15µg.g,the content of zinc is 35.60µg.g, lead content elements is -1 0.01975µg.g. Key words: atomic absorption, distraction wood, wet digestion, ashing, copper, lead, zinc II 目录 目 录 摘 要 ................................................................................................................... I ABSTRACT .......................................................................................................... II 目 录 ................................................................................................................... III 第一章 引 言 ..................................................................................................... 1 1.1 课的背景和意义 ...................................................................................... 1 1.2 近几年来研究现状 ...................................................................................... 2 1.3 几种典型消解法 .......................................................................................... 3 1.3.1 微波消解法....................................................................... 3 1.3.2 高温消解法....................................................................... 3 1.3.3 湿法消化 .......................................................................... 4 1.3.4 灰化法 ............................................................................. 4 第二章 实验部分 ................................................................................................. 6 2.1 试剂和仪器 .................................................................................................. 6 2.2 标准溶液的配制 .......................................................................................... 6 2.3 实验方法 ...................................................................................................... 7 2.3.1 实验原理 .......................................................................... 7 2.3.2原子吸收分析仪条件选择 ................................................... 7 2.3.3铜、铅、锌标准工作曲线的制作 ........................................ 8 2.4 样品处理 ...................................................................................................... 9 2.4.1强酸湿法消解 .................................................................... 9 2.4.2 高温消解 ........................................................................ 10 2.4.3 灰化温度的选择 ............................................................ 10 2.4.4 灰化法 ........................................................................... 10 2.5 样品测定及结果处理 ................................................................................ 11 III 目录 2.5.1 样品测试 ...................................................................... 11 2.5.2 共存离子和放置时间的影响 .......................................... 11 第三章 实验结果讨论与分析 ........................................................................... 13 3.1仪器参数选择............................................................................................. 13 3.1.1 乙炔-空气比和狭缝宽度选择 ........................................... 13 3.1.2 具体仪器参数 ................................................................. 14 3.2铜、铅、锌标准工作曲线的绘制............................................................. 15 3.2.1 铜标准工作曲线.............................................................. 15 3.2.2 铅标准工作曲线.............................................................. 15 3.2.3 锌标准工作曲线.............................................................. 16 3.3 影响消解的因素 ....................................................................................... 17 3.3.1 高氯酸和浓硝酸消解效果的对比 .................................... 17 3.3.2 过氧化氢对消解的影响.................................................. 17 3.3.3 温度对消解的影响......................................................... 18 3.4 干法灰化法 ............................................................................................... 18 3.5 灰化温度选择 ............................................................................................ 19 3.6 样品称样量的影响 ................................................................................... 19 3.7 试样溶液稳定性检测 ................................................................................ 21 3.8 实验结果计算 ........................................................................................... 21 3.9 实验方法的回收率与精确度 ................................................................... 22 结 论 ................................................................................................................... 24 参考文献 ............................................................................................................. - 25 - 致 谢 ................................................................................................................. 错误～未定义书签。 IV 第一章 引言 第一章 引 言 1.1 课题的背景和意义 [1-3]分心木，也称作胡桃衣、胡桃夹、胡桃隔、核桃隔膜、核桃栅，为核桃果核的干燥木质隔膜。本品多破碎成半圆形片状或不规则片状，完整者呈类圆形或椭圆形，直径2.5,3cm。 据《本草再新》等医药文献记载，分心木具有固肾涩精功效。能治遗 [4]精滑泄，淋病，尿血，遗溺，崩中，带下，泻痢，失眠等疾病，具有较高的医用价值初步研究表明，分心木中的有效药用成分主要是药材中的总鞣质含量，分心木中既有缩合鞣质，也有可水解鞣质，其次，分心木中的重金属如铜铅锌等对药效也有一定影响，所以，研究测定其中的铜铅锌含量的测定方法，测定其含量，对于分心木的药用价值的进一步开发研究具有重要意义。 虽然，环境中存在的重金属离子相对浓度低,但是这些金属离子在食物中的含量是现在主要的和本世纪最关注的问题之一。微量元素系指生物体 [5]所必需，且存在量极少的元素，约占人体总重量的 0.05 % 以下。铜，锌等是人体必需的微量元素，在人体中起重要作用。然而，过量的这些金属离子可导致毒性作用;在人体内的铜含量过高会引起胃部和肠道窘迫，如恶心，呕吐，腹泻和胃痉挛;锌含量过高也会对人的生长造成损害，包括干扰能量代谢或增加的氧化应激，生长迟缓，改变免疫反应，干扰妊娠， [6]体重减轻和厌食。因此，监督分心木中的金属离子的含量是很重要的。 [7]关于食品中铅、铜、锌等元素含量的测定大部分都已有准确的标准。 现代仪器分析方法包括分光光度法，火焰原子吸收光谱法，石墨炉原子吸收光谱法和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)已经被 [8–11]用于测定在各种样品中的金属离子的含量。而原子吸收光谱法是常用的微量原子的检测方法。原子吸收光谱(Atomic Absorption Spectroscopy，AAS)，即原子吸收光谱法，是基于气态的基态原子外 1 第一章 引言 层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量的分析方法，是一种测量特定气态原子对光辐射的吸收的方法。这种方法是在上世纪50年代中期出现并在之后逐渐发展起来的一种新型的仪器分析方法，它在地质、冶金、机械、化工、农业、食品、轻工、生物医药、环境保护、材料科学等各个领域都有广泛的应用。该法主要适用于样品中微量及痕量组分的分析。 1.2 近几年来研究现状 随着分心木药用价值的重视程度越来越高，对分心木的研究也越来越多，同时也取得了很多的成果。比如云南大理学院药学院药理研究所就曽发表过一篇研究论文，并且被收集进入《第十届全国药用植物及植物药学术研讨会论文摘要集》，题目为《分心木化学成分与生物活性研究》。 对于分心木的研究也一直没有间断过，在近几年也有一些成果。在新疆医科大学的硕士论文中就有一篇关于分心木的研究——《维吾尔药新疆 [12]核桃分心木有效化学成分及其药理作用研究》。复旦大学附属华山医学院还对分心木的质量标准作出了一定的研究。对于分心木标准的研究和对于分心木的入药提供了更好的理论科学依据。分心木目前在很多方面都有了应用。例如，在前列腺术后的泡服，肾病临床的药用，以及粗提物抑菌活性的运用。 2014景援朝等在《药学研究》上发表了一篇名为《分心木的研究进展》 [13]的文章，论述了近年来分心木在化学成分、含量测定及药理活性方面的 [14]研究进展，为今后该药材的开发利用提供依据。王艳梅等采用化学反应法对分心木的化学成分进行过定性分析，发现分心木中含有黄酮，有机酸、生物碱 、甾类、皂苷等多种成分。目前，已分离鉴定的单体化合物包括黄酮类、醌类、酚酸类及其他类化合物。但是，关于分心木单体化学成分的研究报道较少。 目前，对分心木中的黄酮类、醌类、酚酸类及其他有机类化学成分研究报道较多。但是，关于分心木中微量金属成分的研究报道较少。近年来， 2 第一章 引言 微量元素以其巨大的生物学作用，生理功能及临床诊疗的实用价值再次引 [15,16]起了人们的研究兴趣。而火焰原子吸收法是痕量金属的常用的测定方法之一。 湘潭师范学院化学系的刘凤萍，陈新焕和胡宇东用火焰原子吸收法连 [17]续测定茶叶中铅、铜、锌、镉含量。他们提出采用火焰原子吸收光谱法直接测定茶叶中铅、铜、锌、镉的含量。因为该方法灵敏、准确，操作简单，前处理简单，可以一次性完成四个项目的测定。同时可降低分析成本，减少有机试剂的污染。 [18]2006年，东北大学的周淼通过实验建立了测定滑子蘑中铜、铅、锌、镉的火焰原子吸收法，灵敏，准确地测出了滑子蘑中铜、铅、锌、镉的含量。 1.3 几种典型消解法 1.3.1 微波消解法 [19]微波消解主要利用微波的加热优势和特性，特殊塑料消解罐中的待消解样品在加入酸以后形成强极性的溶液，利用微波体加热性质,溶液内外同时加热，加热更快速，更均匀，提高了效率。另外，微波消解一般在密闭高压消解罐内进行，压力体系能产生过热现象(简单的说就是可以加热到比常压下沸点更高的温度),大大提高消解速度,并能消解一般湿法消解不能消解的样品。在密闭体系进行微波消解还可防止挥发性元素的损失,进行一些常规湿法消解不能进行的项目。 1.3.2 高温消解法 要测定固体样品中重金属元素的含量，必须使样品中的重金属离子都以离子形式存在于溶液中。通常使用的方法就是消解。消解是用强酸，在温度较高的条件下，使样品中的各元素均以离子的形式溶解到溶液中，从而达到消解样品的目的。高温消解就是将样品加入到消 3 第一章 引言 解液中，通过对样品的加热，使样品加速消解。高温条件下，消解的速率能够有效提高。 1.3.3 湿法消化 湿法消化又称为湿灰化法或湿氧化法，在适量的食品中加入氧化性强酸，并同时加热消煮，使有机物质分解氧化成二氧化碳，水和各种气体，为加速氧化进行，可同时加入各种催化剂，这种破坏食品中有机物质的方法就叫做湿法消化。含有大量有机物的生物样品通常采用混酸进行湿法消解，通常用于湿法消解的混酸包括HN0-HCLO、HN0-HCl0-HClO、34334HNO-HClO-HSO、HN0-HS0、HSO-HO和HNO-H0。其中沸点34243242422322在120?以上的硝酸是被广泛使用的预氧化剂，它可破坏样品中的有机质;硫酸具有强脱水能力，可使有机物炭化，使难溶物质部分降解并提高混合酸的沸点;热的高氯酸是最强的氧化剂和脱水剂，由于其沸点较高，可在除去硝酸以后继续氧化样品。在含有硫酸的混合酸中过氧化氢的氧化作用是基于过一硫酸的形成，由于硫酸的脱水作用，该混合溶液可迅速分解有机物质。当样品基体含有较多无机物时，多采用含盐酸的混合酸进行消解;而氢氟酸主要用于分解含硅酸盐的样品。酸消化通常在玻璃或聚四氟乙烯容器中进行。湿法消解过程中的温度一般较低(<200?)，因此待测物不容易发生挥发损失，也不易与所用容器发生反应，但有时会发生待测物与消解混合液中产生的沉淀发生共沉淀的现象，其中最常见的例子就是当用含硫酸的混合酸分解高钙样品时，样品中待测的铅会与分解过程中形成的硫酸钙产生共沉淀，从而影响铅的测定。 做湿法消解时一般用HNO+HClO或HSO+ HClO，比例一般为4:1,34244但如果你的样品是高脂肪，高蛋白，高糖的话比例应用5:1，这是防止在加热消解过程中爆沸。消解终点应是白色烟雾冒尽，最后再加蒸馏水赶酸，也是白色烟雾冒尽即可。 1.3.4 灰化法 干法灰化是在一定温度和气氛下加热,使待测物质分解、灰化，留下的 4 第一章 引言 残渣再用合适的溶剂溶解。灰化法可分为高温灰化法和低温灰化法，高温灰化法是将样品置于石英或铂坩埚内升温至500,800?分解样品，能灰化大量样品，但易造成Hg、Cd、As、Pb和Se等元素的挥发损失;低温灰化法又称为氧等离子体灰化法，是在高频电场振荡中，氧气分子被离解和激发，形成具有极强氧化能力的氧等离子体,在低温下(?150?)缓慢氧化分解样品。低温灰化法能成功地防止元素的挥发和避免来自试剂的污染。 5 第二章 实验部分 第二章 实验部分 2.1 试剂和仪器 实验使用的主要试剂及其纯度(或浓度)等级和生产厂家如下: 表2.1实验试剂浓度及生产厂家 名称 浓度(纯度) 生产厂家 浓硝酸 AR 莱阳经济技术开发区 浓盐酸 AR 莱阳经济技术开发区 过氧化氢 AR 天津市致远化学试剂有限公司 高氯酸 AR 天津政成化学制品有限公司 铅标准储备溶液 1000µg/mL 国家有色金属及电子材料分析测试中心 铜标准储备溶液 1000µg/mL 国家有色金属及电子材料分析测试中心 锌标准储备溶液 1000µg/mL 国家有色金属及电子材料分析测试中心 实验使用的主要仪器及其型号和生产厂家如表2.2: 表2.2 实验仪器型号及生产厂家 名称 型号 生产厂家 梅特勒-托利多中国地区 电子天平 ABZ65-S 北京普析通用仪器有限公司 火焰原子吸收分析仪 TAS-990AFG 鹤壁市鑫天鹤仪器有限公司 马弗炉 XL-1 2.2 标准溶液的配制 铅标准操作溶液(100µg/mL):准确移取2mL浓硝酸、10mL浓度为1000µg/mL铅标准储备溶液，置于100mL容量瓶中，加入蒸馏水，定容至100mL，摇匀，得到浓度为100µg/mL的铅标准操作溶液。 6 第二章 实验部分 铜标准操作溶液(100µg/mL):分别准确移取2mL浓硝酸和10mL浓度为1000µg/mL铜标准储备溶液,置于100mL容量瓶中，加入蒸馏水，定容至100mL刻度线处，摇匀，得到浓度为100µg/mL的铜标准操作溶液。 锌标准操作溶液(100µg/mL):分别准确移取2mL浓硝酸和10mL浓度为1000µg/mL锌标准储备溶液，置于100mL容量瓶中，用蒸馏水定容至100mL刻度线处，摇匀，得到浓度为100µg/mL的锌标准操作溶液。 2.3 实验方法 2.3.1 实验原理 原子吸收光谱法是基于气态基态原子的外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量的基础的分析方法。原子吸收光谱法是一种测量特定气态原子对光辐射的吸收的方法。该方法主要适用样品中微量及痕量组分分析。用火焰原子吸收分析仪测试样品时，样品进入火焰原子吸收分析仪，不同的金属原子燃烧产生的火焰颜色不同，不同浓度火焰原子吸收分析仪测出的吸光度也不同，所以测出的溶液浓度也不同。原子吸收光谱法测金属元素含量时，溶液中所测金属元素的浓度与吸光度成正比。根据测出的所配制的样品溶液中铜、铅、锌浓度，可以计算出分心木中铜、铅、锌三种元素的含量。 2.3.2原子吸收分析仪条件选择 乙炔-空气比的选择: 空气-乙炔火焰是用途最广的一种火焰。火焰最高温度约为2300?，能测定35种以上的元素。由于在短波长范围内对紫外光吸收较强，容易干扰信号，因此应根据所测元素的不同，选择不同性质的火焰，而空气和乙炔气体的比例直接影响火焰的性质。 7 第二章 实验部分 将乙炔的压力固定为0.7Mpa，改变空气压力。先将乙炔-空气比调至7.0:2.0，测出铜、铅、锌标准溶液的吸光度，并数据，然后将乙炔-空气比分别调至7.0:2.2;7.0:2.4;7.0:2.6，测出铜、铅、锌标准溶液的吸光度，记录数据，并且制图比较。 狭缝宽度的选择: 在火焰原子吸收分析中，谱线重叠的几率很小，因此在测定时，可使用较宽狭缝，以增加测量的灵敏度。但在吸收线附近有干扰谱线和非吸收光存在时，应该选择较窄狭缝。 准确移取铜标准溶液1.00mL、铅标准溶液6.00mL、锌标准溶液0.6mL于100mL容量瓶中，用1%硝酸溶液定容至刻度配制成标准溶液混合液，然后测定狭缝宽度分别为0.2nm，0.4nm，2.0nm条件下混合标准溶液中铜、铅、锌三种元素的吸收情况，记录数据。 2.3.3铜、铅、锌标准工作曲线的制作 铅标准工作曲线:于6个50mL容量瓶，分别贴上标签0、2、4、6、8、10，分别准确移取2mL浓硝酸至6个容量瓶中，在贴有0标签的容量瓶中，加入蒸馏水至标准刻度，摇匀，作为空白对照。在贴有2、4、6、8、10标签的容量瓶中分别加入1mL、2mL、3mL、4mL、5mL铅的标准溶液，加入蒸馏水至刻度线，摇匀，测定溶液的吸光度。根据浓度和所测吸光度之间的对应关系，绘制铅的标准工作曲线。 铜标准工作曲线:取6个50mL容量瓶，分别贴上标签0、2、4、6、8、10，分别准确移取2mL浓硝酸至6个容量瓶中，在贴有0标签的容量瓶中，加入蒸馏水至标准刻度，摇匀，作为空白对照。在贴有2、4、6、8、10标签的容量瓶中分别加入1mL、2mL、3mL、4mL、5mL铜的标准溶液，加入蒸馏水至刻度线，摇匀，测定溶液的吸光度。根据浓度和所测吸光度之间的对应关系，绘制铜的标准工作曲线。 锌标准工作曲线:取6个50mL容量瓶，分别贴上标签0、2、4、6、8、10，分别准确移取2mL浓硝酸至6个容量瓶中，在贴有0标签的容量 8 第二章 实验部分 瓶中，加入蒸馏水至标准刻度，摇匀，作为空白对照。在贴有2、4、6、8、10标签的容量瓶中分别加入1mL、2mL、3mL、4mL、5mL锌的标准溶液，加入蒸馏水至刻度线，摇匀，测定溶液的吸光度。根据浓度和所测吸光度之间的对应关系，绘制锌的标准工作曲线。 打开火焰原子吸收分析仪，调整火焰原子吸收分析仪，打开主电源，选择好元素灯，设置狭缝宽度为0.4nm，电流为3mA，在寻峰完成以后，点火，校零，开始测量，将样品溶液导入火焰原子吸收分析仪中，测定样品吸光度。将制作好的标准溶液依次(浓度由低到高)导入火焰原子吸收分析仪中，测出导入溶液的吸光度和浓度，完成测量，导出测试的数据，依次制作铜、铅、锌的标准曲线。 2.4 样品处理 2.4.1强酸湿法消解 高氯酸和浓硝酸消解效果的比较 000g分心木，并分别取两个100mL的小烧杯，分别在烧杯中加入0.5 加入 30mL的高氯酸和浓硝酸，贴上标签，将两个烧杯置于通风橱内，用万能电阻炉对两个烧杯进行加热(用小火加热)，观察两个小烧杯中的消解情况，并作出记录，比较高氯酸和浓硝酸的消解效果。 过氧化氢对消解速度的影响 取两个消解罐，称取0.5000g的分心木，加入消解罐中，分别加入30mL的浓硝酸，其中一个加入3mL的过氧化氢，另一个加入等量的蒸馏水，盖好消解罐，将消解罐放入35?的水浴中加热消解，每隔1h打开消解罐，观察两个消解罐中分心木的消解情况，列表记录消解现象，比较加入双氧水和不加双氧水的两个消解罐中消解效率。 温度对消解速率的影响 取2个消解罐，称取0.5000g的分心木，分别加入30mL浓硝酸， 5mL过氧化氢，将两个消解罐分别放入30?和35?两个不同温度的水浴中， 9 第二章 实验部分 每隔1h打开一次消解罐，观察分心木消解情况，列表式记录消解现象，比较两个不同温度下，分心木的消解情况。重复前面的操作，并调节水浴的温度，分别将温度调整至40?和45?，观察记录分心木的消解情况，列表式记录消解现象，找到合适的消解温度。 2.4.2 高温消解 称取分心木0.5000g放置于干燥洁净的烧杯中，加入30mL浓硝酸，3mL过氧化氢，将烧杯放在通风橱中，用万能电阻炉直接加热，加热过程中，使万能电阻炉温度逐渐上升，持续观察，记录分心木直接加热的消解速率和消解效果。加热至溶液不产生棕色气体，加热期间不能使溶液干涸。加热结束后，静置，冷却，然后将溶液转移至100mL的容量瓶中，定容摇匀。 2.4.3 灰化温度的选择 称取2.000g分心木置于坩埚中，在万能电阻炉上加热至无烟，将坩埚转移至马弗炉内，逐渐升温至500?，每加热3h观察坩埚内的分心木的灰化情况，记录状态;重复上述步骤，分别考察记录500?，550?，600?，650?，700?的条件下分心木的灰化效果。 2.4.4 灰化法 称取2.000g粉末状分心木置洁净的坩埚中，在万能电阻炉上慢慢室温加热至坩埚中无烟。将坩埚转移至马弗炉内，温度调节到550?，并在马弗炉内加热6 h，至样品变成灰白色。取出坩埚，放冷。取1mL混合酸，加入坩埚内，小火加热，不使干涸，反复加热至坩埚内的残渣中无炭粒，冷却。用 10 mL盐酸 ( 1+ 11)溶解，将溶液定量转入50mL容量瓶中，用少量蒸馏水洗涤坩埚5~6次，洗液转入容量瓶中并定容，混匀备用。 10 第二章 实验部分 2.5 样品测定及结果处理 2.5.1 样品测试 将样品烘干，粉碎成粉末，用灰化法消解样品，制备成样品溶液，打开火焰原子吸收分析仪，将元素灯调至锌，将狭缝宽度设置为0.4nm，设置参数，寻峰，打开标准溶液的测量数据，校零，开始测量，将配置的分心木消解液依次(消解的分心木的量由低到高)导入火焰原子吸收分析仪中(每次测完一种分心木的消解液，在测第二种之前，先用蒸馏水对导入的管子进行冲洗)，保存数据，导出;更换元素灯，打开相应的元素的标准曲线数据文件测出数据，保存并导出。依次测完铜、铅、锌，依照测出的实验数据计算分心木中铜、铅、锌的含量。 2.5.2 共存离子和放置时间的影响 共存离子的干扰 原子吸收光谱法测定的是基态原子对锐线光源的吸收，应用的是共振吸收线，相对干扰较少。但样品成分复杂，在测定过程中，样品经预处理后，试样中有机物被有效除去，而共存金属离子却仍存在，因此在实际工作中仍不可忽略干扰问题。因此，分别制备500μg/L铜和1100 mg/L 铁的混合溶液，500μg/L铜和1000 mg/L 铁的混合溶液，500μg/L铜和900 mg/L 铁的混合溶液，500μg/L铜溶液各四份，测定溶液样品的吸光度，并记录;用同样的方法测定铜、铅、锌溶液以及和其他干扰离子的混合溶液的吸光度，并记录。 实验结果表明，在最佳实验条件下，在相对偏差小于5%的情况下，测定500μg/L铜，400μg/L铅，1.5mg/L锌时，以下元素(mg/L 计)，Fe(1000)，Si (3000)， Mn(200)、Ca(2000)、Mg(500)等，对铜、铅、锌的测定结果相对误差影响小于5%。 试样溶液稳定性 11 第二章 实验部分 样品溶液制作完成以后，考虑到样品中铜、铅、锌离子的稳定性。所以进行样品溶液的稳定性的测试。将配置好的样品溶液，按实验条件分别测定了样品溶液放置0、1、2、3h后溶液中铜、铅、锌三种元素的吸光度，记录实验结果。 12 第三章 实验结果讨论与分析 第三章 实验结果讨论与分析 3.1仪器参数选择 3.1.1 乙炔-空气比和狭缝宽度选择 实验考察了不同乙炔-空气比对三种元素的影响，结果见图3.1: 图3.1乙炔空气比对吸光度的影响 如上图所示，乙炔-空气比为7.0:2.4时吸光度最高。实验将乙炔-空气比7.0:2.4选定为实验的乙炔-空气比。 实验考察了狭缝宽度对结果的影响，结果见图3.2: - 13 - 第三章 实验结果讨论与分析 0.8Cu Pb Zn0.6 0.4 吸光度A 0.2 0 00.20.40.60.811.21.41.61.822.2 狭缝宽度/nm 图3.2 狭缝宽度对四种元素测定的影响 由测试结果可知，在狭缝宽度为0.4nm时，测试的灵敏度最高，所以狭缝宽度0.4nm作为以下实验的最佳狭缝宽度。 3.1.2 具体仪器参数 试验中所用仪器的参数见表3.1: 表3.1 仪器参数 元素 分析线波长灯电流狭缝宽度空气流量乙炔流量 /nm /mA /nm /Mpa /Mpa Cu 324.8 3 0.4 0.24 0.7 Pb 283.3 3 0.4 0.24 0.7 Zn 213.9 3 0.4 0.24 0.7 - 14 - 第三章 实验结果讨论与分析 3.2铜、铅、锌标准工作曲线的绘制 3.2.1 铜标准工作曲线 由图3.3可知,吸光度随着铜的浓度的增加而增大,标准工作曲线方程为 2y=0.217x+0.0096,相关系数R=0.9989。 0.5 0.45 y = 0.217x + 0.00960.42R = 0.99890.35 0.3 0.25Abs 0.2 0.15 0.1 0.05 0 00.511.522.5 Cu的浓度(µg/ml) 图3.3 铜标准曲线 3.2.2 铅标准工作曲线 由图3.4可知,吸光度随着铅的浓度的增加而增大, 标准工作曲线方程为 2y=0.0324x+0.0077,相关系数R=0.9904。 - 15 - 第三章 实验结果讨论与分析 0.35 0.3y = 0.0324x + 0.00772R = 0.99040.25 0.2 Abs0.15 0.1 0.05 0 024681012 Pb浓度(µg/ml) 图3.4 铅标准曲线 3.2.3 锌标准工作曲线 由图3.5可知,吸光度随着铅的浓度的增加而增大,标准工作曲线方程为 2y=0.0533x+0.0024,相关系数R=0.9983。 0.25 0.2 y = 0.0533x + 0.00242R = 0.99830.15 Abs 0.1 0.05 0 00.511.522.533.544.5 Zn的浓度(µg/ml) 图3.5 锌标准曲线 - 16 - 第三章 实验结果讨论与分析 如上面三幅图可知，铜、铅、锌的浓度与吸光度符合y=kx+b的线性方程。 3.3 影响消解的因素 3.3.1 高氯酸和浓硝酸消解效果的对比 通过对实验结果比较可知，在加入相同量的高氯酸和浓硝酸的情况下消解，在消解的初期，高氯酸比硝酸消解的速率稍快，但是就消解的效果来看，浓硝酸消解的效果比高氯酸的消解效果好，在相同条件下，浓硝酸的消解步骤更简单，消解的程度比高氯酸要好。 3.3.2 过氧化氢对消解的影响 表3.2 过氧化氢对消解的影响 时间/h 有过氧化氢 无过氧化氢 有很多颗粒，消解情况不明显 1 产生气泡，消解效果不明显 产生气泡量增加，消解罐的壁上溶液浑浊，消解效果不明显 2 有许多试样 消解效果不明显，但有部分试样已经消 3 产生大量气泡，消解明显 解 气泡减少，溶液呈橘黄色，消解消解过半，溶液开始变得透明 4 效果良好，剩余少量试样颗粒 无气泡，溶液呈橘黄色，溶液澄溶液开始澄清，但仍然浑浊 5 清，消解完全 溶液澄清，但溶液表面还浮有少量试样 6 溶液澄清，消解完全 颗粒 由表3.2可以看出，消解5小时后，含有过氧化氢样品的溶液已经完全消解，但无过氧化氢样品的溶液仍然浑浊。由此可以得出，加入过氧化氢能够促进浓硝酸消解分心木。 - 17 - 第三章 实验结果讨论与分析 3.3.3 温度对消解的影响 表3.3 温度对消解速率的影响 时间/h 30? 35? 40? 45? 1 产生气泡，消解产生气泡，消解产生气泡，消解效产生气泡，消 效果不明显 效果不明显 果不明显 解效果不明显 2 消解效果不明消解效果不明显 开始有少量消解 开始有少量消 显 解 3 有少量的消解 气泡减少，溶液溶液气泡消失，溶溶液变得澄清 开始变清 液基本澄清 4 气泡减少，溶液溶液基本澄清 溶液澄清 溶液澄清 开始澄清 5 溶液澄清 溶液澄清 溶液澄清 溶液澄清 由表3.3可得知，温度越高浓硝酸的消解所用的时间越短，45?时消解时间为3h时，样品就消解完全;40?时，消解时间为4h时，样品才消解完全。由此可以得出，温度对消解速度有促进作用，随着温度的升高，消解速度越快。 3.4 干法灰化法 根据实验结果可知，相对于其它消解方法，灰化法消解花费的时间较长，但用灰化法消解最后产物比较理想，不产生残渣。与强酸消解相比，灰化法是先将分心木灰化，然后溶解，得到的溶液不含杂质。 - 18 - 第三章 实验结果讨论与分析 3.5 灰化温度选择 表3.4 灰化温度的探究 温度/? 灰化结果 500 灰化效果很好，用时较长 550 灰化效果很好，用时大大缩短 600 用时缩短，部分分心木颜色发生变化 650 部分分心木样品成块状 700 样品熔融，冷却后凝固在坩埚底部 根据上表3.4中的数据可知，马弗炉温度为500?到600?之间得到的灰化样品是可以进行溶解的，且溶解效果较好;550?左右，灰化效果最好，且用时较短;当温度达到600?以上，灰化的效果开始变差，有部分分心木熔融;在700?以上时，温度过高，分心木熔融，体积减小，凝固成小块，完全达不到灰化的效果。通过比较可知，温度为550?左右，分心木灰化效果最佳。因此在使用灰化法消解时，最适合的温度在550?左右，我选择550?对样品进行灰化。 3.6 样品称样量的影响 表3.5 称样量对Cu的测量结果的影响 -1-1分心木的质量/g Abs 浓度/µg.mL Cu的含量\µg.g 6.2 0.5000 0.016 0.031 6.4 0.5000 0.017 0.032 6.1 1.000 0.031 0.061 5.8 1.000 0.029 0.058 5.85 2.000 0.059 0.117 6.55 2.000 0.063 0.131 由表3.5可知，分心木称样量均为0.5000g时，铜含量两次测定结果的平均 -1-1值为6.3µg.g，分心木称样量均为1.0000g时，铜含量的平均值为5.95µg.g， -1分心木称样量均为2.0000g时，铜含量的平均值为6.15µg.g，所测含量的RSD - 19 - 第三章 实验结果讨论与分析 为4.8%，因此分心木的称样量实验结果的影响可以忽略不计。 表3.6 称样量对Zn的测量结果的影响 -1-1分心木的质量/g Abs 浓度/µg.mL Zn的含量\µg.g 0.5000 0.101 0.187 37.40 0.5000 0.097 0.179 35.80 1.000 0.198 0.351 35.10 1.000 0.196 0.343 34.30 2.000 0.401 0.691 34.55 2.000 0.397 0.729 36.45 35.60 -1由表3.6可知，分心木称样量均为0.5000g时，锌含量的平均值为36.60µg.g， -1分心木称样量均为1.0000g时，锌含量的平均值为35.00µg.g，分心木称样量均 -1为2.0000g时，锌含量的平均值为36.2µg.g，所测含量的RSD为3.3%，因此分心木的称样量实验结果的影响可以忽略不计。 表3.7 称样量对 Pb的测量结果影响 -1-1分心木的质量/g Abs 浓度/µg.mL Pb的含量\µg.g 0.5000 0.002 未测出 未测出 0.5000 0.003 未测出 未测出 1.000 0.006 未测出 未测出 1.000 0.005 未测出 未测出 2.000 0.009 0.040 0.02 2.000 0.008 0.039 0.0195 由表3.7可知，分心木称样量均为0.5000g和1.0000g时，铅含量均未测出，但含量相同时，铅的吸光度均相差不大，分心木称样量均为2.0000g时，锌含量 -1的平均值为0.0195µg.g。所测含量的RSD为1.8%，因此分心木的称样量对实验结果的影响可以忽略不计。 - 20 - 第三章 实验结果讨论与分析 3.7 试样溶液稳定性检测 表3.8溶液放置时间对吸光度影响 放置时间 Cu的吸光度/Abs Pb的吸光度/Abs Zn吸光度/Abs 制溶液后立即测定 0.101 0.004 0.019 静置1h后 0.101 0.004 0.018 静置2h后 0.098 0.003 0.016 静置3h后 0.089 0.002 0.013 根据表3.8所示，随着溶液放置时间的延长，吸光度有逐渐下降的趋势，时间越长，测定结果越低。因此实验过程中，配制好的溶液，要及时测量吸光度，减小测量误差。 3.8 实验结果计算 实验分别称取分心木试样0.5000g、1.0000g、2.0000g各两次，实验结果如表3.9 表3.9 铜、铅、锌的含量 -1-1-1分心木的质量 Cu 的含量/µg.g Zn的含量/µg.g Pb的含量/µg.g 6.2 0.5000 37.40 未测出 6.4 0.5000 35.80 未测出 6.1 1.000 35.10 未测出 5.8 1.000 34.30 未测出 5.85 2.000 34.55 0.02 6.55 2.000 36.45 0.0195 -16.15 平均含量/µg.g 35.60 0.01975 4.8% 3.3% 1.8% RSD - 21 - 第三章 实验结果讨论与分析 根据表3.9 的计算结果可以看出，在分心木中，铅的含量较少，为 -1-1-10.01975µg.g，铜的含量相对较多，为6.15µg.g，锌的含量最多，为35.60µg.g。 3.9 实验方法的回收率与精确度 回收率和精密度是对实验数据的准确性的验证。 回收率实验是检测系统误差的方法，找到系统误差，并且消除和校正系统误差是为了提高实验结果的准确度。回收率也可以判断在样品处理中是否有损失。回收率越接近100%，损失越小;是评价分析方法的重要指标之一;精确度则是对实验数据偏差度的检测。通过加标量的方法进行回收率实验，结果如以下表所示: 表3.10 Cu的回收率及精密度 样品号 样品量/µg 加标量/µg 实测值/µg 回收率/% 1 0.123 0.5 0.619 99.4 2 0.125 0.5 0.611 98.1 3 0.141 0.5 0.618 96.4 4 0.138 0.5 0.623 97.6 5 0.127 0.5 0.615 98.1 6 0.131 0.5 0.607 96.2 由表3.10的测定结果可以看出，Cu的回收率在96.4%和99.4%之间，平均值为97.6%。 表3.11 Zn的回收率及精密度 样品号 样品量/µg 加标量/µg 实测值/µg 回收率/% 1 0.787 0.5 1.241 96.4 2 0.779 0.5 1.233 96.4 3 0.734 0.5 1.351 107.7 4 0.731 0.5 1.247 98.9 5 0.691 0.5 1.253 97.1 6 0.792 0.5 1.277 98.8 - 22 - 第三章 实验结果讨论与分析 由表3.11的测定结果可以看出，Zn的回收率在96.4%到107.7%之间，平均值为99.2%。 表3.12 Pb的回收率及精密度 样品号 样品量/µg 加标量/µg 实测值/µg 回收率/% 1 0.038 0.5 0.508 94.4 2 0.039 0.5 0.511 94.8 3 0.040 0.5 0.513 95.0 4 0.041 0.5 0.517 95.6 5 0.040 0.5 0.543 100.6 6 0.039 0.5 0.541 100.4 由表3.12的测定结果可以看出，Pb的回收率在94.4%到100.6%之间，平均值为96.8%。 - 23 - 结论 结 论 本课题对分心木的消解方法和分心木中铜、铅、锌含量的测试方法进行了研究，结论如下: 1通过实验，优化了实验仪器的最佳参数，确定了测定Cu、Pb、Zn时最佳的狭缝宽度均为0.4nm;乙炔-空气比均为7.0:2.4。 2. 通过实验比较了高氯酸和浓硝酸的消解效果,确定了湿法消解的最佳消化体系是浓硝酸作为消解液,最佳的试剂配比是30mL浓硝酸和5mL过氧化氢;通过实验比较得出,在灰化法进行消解时,最佳的灰化温度为550?。经过比较，最终决定使用灰化法制备样品溶液。 2. 通过实验确定了铜、铅、锌三种元素的标准工作曲线。铜、铅、锌的标准工作曲线方程分别为y=0.217x+0.0096，y=0.0324x+0.0077， 2y=0.0533x+0.0024，线性相关系数R分别为0.9989，0.9904，0.9983。 -13. 经实验测得分心木中铜元素的含量为6.15µg.g，锌元素的含量 -1-1为35.60µg.g，铅元素的含量为0.01975µg.g，RSD均低于5%。 4.通过回收率实验得出: Cu的回收率为96.4%~99.4%，Zn的回收率为96.4%~107.7%，Pb的回收率为94.4%~100.6%。 - 24 - 参考文献 参考文献 [1]王轮(中药的一物多名(续)[J](甘肃畜牧兽医，1997，27 (3):21( [2]菇克娅?沙德克(维吾尔医常用药材学(下册) [M ](乌鲁木齐:新疆科技卫生出版社，1993:53，323( [3]郗容庭，张毅萍(中国核桃[M](北京:中国林业出版社(1992.78—81( [4]付文焕,孙黎敏,朱婷,谈娜嘉,钟明康.分心木的质量标准研究[J].中草菊,2006,37(3):385-387 [5]聂国朝. 原子吸收法测定茶叶、茶树叶和土壤中微量元[J].微量元素与健康研 究,2003,20(6):32-34 [6] A.B.. 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