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氫化物原子熒光光譜法測定 煉乳中的錫

嘉峪檢測網(wǎng)        2016-03-16 10:31

摘要:本文研究了氫化物原子熒光光譜法測定煉乳中的痕量錫,在最佳儀器條件下,考察了不同酸介質(zhì)、硼氫化鉀濃度、酸介質(zhì)濃度對錫檢測結(jié)果的影響,并對測定錫時(shí)共存離子的干擾和消除進(jìn)行了探討,建立了鹽酸作為介質(zhì),鐵氰化鉀為還原劑,草酸作為掩蔽劑的檢測方法,本方法的線性范圍為1.12~50μg/L,相關(guān)系數(shù)r > 0.9995,檢出限為1.12μg/L,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.8 %~5.4%,回收率為93.2% ~102.4%。

關(guān)鍵詞:氫化物原子熒光 錫 煉乳

    錫是人體必需的14種微量元素之一,F(xiàn)AO/WHO所推薦的污染物允許攝入量錫為2mg/(kg.d),攝入量過多會發(fā)生中毒。一般食品中錫含量很低,主要來源于外界污染,如在食品生產(chǎn)過程中,接觸各種金屬加工機(jī)械,用鍍錫的包裝容器或用錫包裝食品,內(nèi)壁的錫會由于硝酸鹽、亞硝酸鹽、酸度和溫度的原因,受到內(nèi)容物的腐蝕而發(fā)生緩慢的溶解,大量的溶出錫可導(dǎo)致食品污染甚至引起中毒。錫能與有機(jī)物形成極毒的有機(jī)錫化合物,嚴(yán)重危害人體健康。錫的測定方法有原子吸收光譜法、極譜法、X-射線熒光光譜法、分光光度法以及氫化物原子熒光光譜法。

    氫化物原子熒光光譜法是近年來發(fā)展起來的痕量檢測方法,其檢出限低,適合于低含量樣品的檢測。其原理是:樣品經(jīng)消化后,錫被氧化成四價(jià)錫,在硼氫化鉀作用下生成錫的氫化物,并由載氣帶入原子化器中進(jìn)行原子化,在高強(qiáng)度空心陰極燈照射下,基態(tài)錫原子被激發(fā)至高能態(tài),在去活化回到基態(tài)時(shí),發(fā)射出特征波長的熒光,其熒光強(qiáng)度與錫的含量成正比。

本文選用干法消化原子熒光光譜法測定,通過對煉乳的前處理,對硼氫化鉀溶液濃度、酸介質(zhì)濃度和掩蔽劑的選擇、用量等方面進(jìn)行了探討,通過對氫化物發(fā)生條件及儀器條件的試驗(yàn),降低了各個(gè)參數(shù)的影響以及參數(shù)間的相互影響,建立了一種快速、準(zhǔn)確、靈敏度高、重現(xiàn)性好,測定條件容易控制的檢測方法,并對精密度、準(zhǔn)確度以及檢出限等進(jìn)行了研究探討,滿足了乳制品中微量錫的測定。

1  材料與方法

1.1 儀器與試劑

AFS-830原子熒光光譜儀;

錫標(biāo)準(zhǔn)溶液(100mg/L):(國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心);

錫標(biāo)準(zhǔn)儲備液(10mg/L):準(zhǔn)確移取10mL錫標(biāo)準(zhǔn)溶液于100mL容量瓶中,用10%鹽酸定容至刻度;

錫標(biāo)準(zhǔn)使用液(0.5mg/L): 準(zhǔn)確移取5mL錫標(biāo)準(zhǔn)儲備液于100mL容量瓶中,用去離子水定容至刻度;

鹽酸溶液(10%,V/V);鐵氰化鉀溶液(20g/L);草酸溶液(20g/L);

硼氫化鉀溶液(20g/L):稱取10.0g硼氫化鉀溶于氫氧化鉀(10g/L)中,用去離子水定容至500ml,混勻,現(xiàn)用現(xiàn)配。

本實(shí)驗(yàn)用酸為優(yōu)級純,其它試劑為分析純,實(shí)驗(yàn)用水為三級水。

1.2儀器工件條件優(yōu)化

1.2.1       負(fù)高壓 由表1可見,隨負(fù)高壓的增大,信號及噪聲水平同時(shí)增加,靈敏度反而降低;負(fù)高壓太低,靈敏度達(dá)不到測定要求。試驗(yàn)表明負(fù)高壓為245~260V 時(shí),熒光強(qiáng)度值重現(xiàn)性較好,波動性小,本試驗(yàn)采用250V。


1.2.2    燈電流 由表2可見,熒光強(qiáng)度隨電流的增大而增大,燈電流過低時(shí),熒光強(qiáng)度值低且不穩(wěn)定;燈電流過高影響燈的壽命,且自吸現(xiàn)象嚴(yán)重,綜合考慮測定靈敏度和燈的使用壽命,采用燈電流為54~64 mA 為宜,本試驗(yàn)采用60 mA 。

1.2.3    原子化器高度 由表3可見,隨著原子化器高度的升高熒光強(qiáng)度增大,選用7~8 mm 時(shí),熒光強(qiáng)度最好,本試驗(yàn)采用8mm。

1.2.4    載氣和屏蔽氣 由表4和表5可見,當(dāng)載氣氣流和屏蔽氣過大時(shí),相當(dāng)于稀釋了測定液濃度,使熒光強(qiáng)度降低;過小時(shí),火焰不穩(wěn)定,難以迅速將氫化物帶入原子化器,本試驗(yàn)采用載氣和屏蔽氣分別為400 ml/ min 和1000 ml/min 。

經(jīng)過上述優(yōu)化,確定的儀器的最佳條件見表6:

1.3 工作曲線

準(zhǔn)確移取濃度為0.5mg/L錫標(biāo)準(zhǔn)使用液0.0、0.5、1.0、2.0、4.0、5.0ml,加草酸溶液10ml,用去離子水定容至刻度,各相當(dāng)于錫濃度0.0、5.0、10.0、20.0、40.0、50.0μg/L,混勻后靜置30min后測定。

 在最佳測試條件下,對標(biāo)準(zhǔn)系列進(jìn)行測定。結(jié)果表明,標(biāo)準(zhǔn)溶液在1.12~50μg/ L 范圍內(nèi),標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度與其熒光強(qiáng)度呈線性關(guān)系,回歸方程為:IF =23.0422C+11.6490 , 相關(guān)系數(shù)r =0.9995。

按國際理論與應(yīng)用化學(xué)家聯(lián)合(IUPAC)規(guī)定,計(jì)算出檢出限為1.12μg/ L 。


1.4樣品處理及測定

1.4.1樣品前處理  稱取樣品1.0~2.0g(精確到0.001g)置50ml坩堝中,在電熱板上緩慢加熱消解,待消解完全至白煙冒盡,入馬福爐500℃灼燒5h,冷卻,加濃鹽酸2ml,用水將消化試樣轉(zhuǎn)入25ml具塞刻度試管中,然后加草酸溶液5ml,補(bǔ)水至刻度,混勻,靜置30min后與標(biāo)準(zhǔn)溶液在相同條件下測定。同時(shí)做2份樣品空白。

1.4.2樣品的測定 開機(jī)后設(shè)定好儀器工作條件并預(yù)熱30 min,輸入標(biāo)準(zhǔn)系列的數(shù)目及其濃度、樣品名稱及濃度單位等。首先進(jìn)行空白值測量,待熒光值穩(wěn)定后,執(zhí)行自動扣空白進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)系列測量,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,標(biāo)準(zhǔn)系列按濃度由低到高的順序測定, 做出溶液濃度(μg/ L) 對熒光強(qiáng)度回歸方程,然后進(jìn)入樣品測量狀態(tài),按設(shè)置順序測定樣品熒光強(qiáng)度,以求出樣品濃度。

2  結(jié)果與討論

2.1介質(zhì)及酸度的選擇

由于錫形成氫化物的酸度范圍很窄,錫化氫不穩(wěn)定,室溫時(shí)分解,因此,本文試驗(yàn)了鹽酸、硝酸、硫酸、高氯酸作為介質(zhì)對測定結(jié)果的影響,試驗(yàn)表明,鹽酸介質(zhì)的靈敏度最高,空白值也高,酸度允許范圍較寬;硫酸靈敏度最低,空白值低,酸度范圍窄;硝酸、高氯酸處于兩者之間。所以,采用鹽酸作為酸介質(zhì),本文進(jìn)行了不同鹽酸濃度對熒光強(qiáng)度的影響試驗(yàn)(見圖2)。從結(jié)果中可以看出,試樣測定的熒光強(qiáng)度隨鹽酸濃度的增加,先增加后逐漸降低,在3.5%~4.5%之間形成平臺,測定熒光強(qiáng)度波動較小,因此,采用4%鹽酸作為酸介質(zhì)。


2.2 硼氫化鉀溶液濃度的選擇

硼氫化鉀作為還原劑影響氫化物的生成過程和氬氫焰的質(zhì)量,從而直接影響熒光強(qiáng)度,其濃度過低不能產(chǎn)生足夠的氫氣和錫元素形成錫的氫化物;濃度過高時(shí),反應(yīng)生成的氫氣量過大,稀釋了錫的氫化物,靈敏度降低,重現(xiàn)性變差,且液相干擾加大,背景值增加。在本實(shí)驗(yàn)條件下,試驗(yàn)了硼氫化鉀溶液濃度變化對錫測定的影響,當(dāng)硼氫化鉀濃度為20g/L時(shí),見圖3,出現(xiàn)了平臺,本實(shí)驗(yàn)采用硼氫化鉀溶液的濃度為20g/L。


2.3 載流酸度的影響

    試驗(yàn)了鹽酸濃度范圍在0.5~4.0%時(shí)對錫測定熒光值的影響(圖4),從圖中可看出,隨著載流濃度的增加,測定的熒光值迅速增加,鹽酸濃度為1.5%時(shí)達(dá)到平臺,以后隨著鹽酸濃度的增加緩慢下降,本文采用2%鹽酸作載流。


2.4還原劑對測定的影響 

由于樣品經(jīng)消化后絕大部分錫被氧化,而單用硼氫化鉀不能將其完全定量地還原為錫化氫,因此,加入還原劑鐵氰化鉀是必要的。試驗(yàn)表明, 還原劑鐵氰化鉀在樣品中濃度為1.5%~4.0% 時(shí)測定結(jié)果基本一致。因此,選用2% 的鐵氰化鉀作為還原劑。

2.5 掩蔽劑的選擇和用量

在國標(biāo)方法中,樣品消化處理后加入硫脲-抗壞血酸作為掩蔽劑。硫脲、抗壞血酸均具有還原性,將樣品中的錫還原成二價(jià),而錫的氫化物為四價(jià),在該條件下檢測,造成結(jié)果偏低。故本方法采用草酸作為掩蔽劑,它可抑制鈷、鎳、銅等過渡金屬元素的干擾 ,使錫能與氫較好結(jié)合。草酸對鐵、金、銀、銅有較強(qiáng)的掩蔽作用。本文試驗(yàn)了草酸掩蔽效果,結(jié)果表明,在本測定條件下,加入草酸溶液的量大于4ml時(shí),測定結(jié)果趨于穩(wěn)定,本文選定草酸溶液的用量為5ml。

2.5 共存元素的干擾

樣品消解后,可能共存的元素主要有:鉀、鈉、鈣、鎂、錳、銅、Zn、Fe、Pb、As、Hg等,在本實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行了11種元素對50μg/L 錫元素的干擾試驗(yàn),結(jié)果表明,K、Na、Ca、對錫的檢測不產(chǎn)生干擾,下列元素在所列倍數(shù)以下不干擾錫的檢測:Mg(400)、Zn(400)、Fe(300)、Mn(300)、Cu(200)、Pb(200),As(100)、Hg(50)。

2.6 精密度和準(zhǔn)確度

在樣品消解時(shí)加入不同量的待測元素,按本方法分析測定其錫的含量,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD%為2.8%~5.4%,回收率范圍為93.3%~102.4%。見表7。


 

2.7標(biāo)準(zhǔn)樣品測定

將國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)灌木枝葉(GB07603)采用本方法進(jìn)行樣品消解,在上述條件下,錫的測定結(jié)果為0.268±0.004mg/kg,而標(biāo)準(zhǔn)值為0.27 mg/kg,結(jié)果令人滿意。

3  結(jié)論

   本研究用濕法消解樣品,氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定乳制品中微量錫。由于錫形成氫化物的酸度要求低,酸度范圍較窄,采用硫酸作為酸介質(zhì),其靈敏度低,在該條件下測定時(shí),試樣測定的重現(xiàn)性差。采用鹽酸作為樣品酸介質(zhì),不僅可以提高檢測的靈敏度,且酸度范圍較寬。以往的試驗(yàn)中常采用硫脲-抗壞血酸作為掩蔽劑,硫脲、抗壞血酸均具有還原性,使樣品中的錫以二價(jià)狀態(tài)存在,不能與硼氫化鉀產(chǎn)生的氫定量結(jié)合,從而使檢測結(jié)果偏低,本方法采用鐵氰化鉀作為還原劑,采用草酸作為掩蔽劑,使樣品中的錫能與氫較好結(jié)合,草酸對Fe、Cu均有較強(qiáng)的掩蔽作用,較好地抑制了樣品基體干擾,大大提高了原子熒光光譜法在煉乳中檢測錫的準(zhǔn)確度。通過試驗(yàn)對影響測定靈敏度的一些實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,方法檢出限為0.1214μg/L , 相關(guān)系數(shù)為>0.999, 線性范圍0 ~100μg/L , 回收率93.2% ~102.4%。, 相對標(biāo)準(zhǔn)差1.11%~1.89% 。本測定方法具有檢出限低、靈敏度高、簡便、快速、準(zhǔn)確、線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn),滿足了煉乳中準(zhǔn)確測定較低含量的錫的要求。

參考文獻(xiàn)

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[5]北京吉天儀器有限公司.原子熒光光度計(jì)使用手冊

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來源:AnyTesting

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