浊点萃取火焰原子吸收光谱法测定枸杞中的铅毕业论文.docx
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浊点萃取火焰原子吸收光谱法测定枸杞中的铅毕业论文
毕业论文
题目：
浊点萃取-火焰原子吸收法
测定枸杞中的铅
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目录
摘要1
引言3
1绪论3
1.1枸杞概述3
1.2铅的概述4
1.3铅的危害4
1.4食品中铅测定方法简介5
1.5课题的提出7
1.6浊点萃取的原理及特点概述7
1.6.1浊点萃取的增溶机理7
1.6.2影响浊点萃取的因素8
1.7原子吸收分光光度法的原理及特点概述9
2实验部分11
2.1仪器与试药11
2.1.1仪器11
2.1.2试药11
2.1.3试液的制备12
2.2实验方法12
2.2.1枸杞的处理12
2.2.2仪器工作条件13
2.2.3标准工作曲线的绘制14
2.3浊点萃取条件的选择
2.3.1表面活性剂的选择14
2.3.2pH值的影响14
2.3.3PMBP溶液的选择15
2.3.4TritonX-100溶液的选择15
2.3.5平衡温度和时间的选择15
2.4样品的测定15
2.4.1精密度试验16
2.4.2重复性试验16
2.4.3回收率试验16
3实验数据处理与分析17
3.1浊点萃取最佳工作条件的选择17
3.1.1pH的选择17
3.1.2PMBP用量对萃取率的影响17
3.1.3TritonX-100浓度对萃取率的影响18
3.1.4平衡温度和时间的影响18
3.1.5共存离子的影响19
3.2仪器最佳工作条件的选择20
3.2.1燃烧器高度的选择20
3.2.2元素灯电流的选择20
3.2.3光谱通带的选择21
3.2.4燃助比的选择21
3.2.5波长的选择22
3.2.6小结23
3.3标准工作曲线的绘制23
3.4样品的测定24
3.5精密度试验25
3.6重复性试验25
3.7回收率实验26
4结论26
总结与体会27
谢辞28
参考文献30
摘要
枸杞是一种名贵的药材和滋补品，其成熟果实中富含甜菜碱、阿托品、天仙子胺、维生素C和铜、钙、铁、镁、铅等矿物质，而铅是严重危害人们健康的具有蓄积性的重金属元素之一。
本文通过浊点萃取—火焰原子吸收法测定枸杞中铅含量的新方法，研究了非离子表面活性剂TritonX-100浊点萃取的最佳条件，如pH、试剂用量、平衡时间和温度等，论述了火焰原子吸收法测定枸杞中铅含量的最佳仪器条件。
在最优条件下测定了市售枸杞中铅的含量，并做了加标回收实验铅的回收率在99%~102%之间，实验结果中相对标准偏差为3%。
该方法用于测定枸杞中的铅含量，结果令人满意。
关键词：
浊点萃取火焰原子吸收枸杞铅
Abstract
Wolfberryisararemedicinalherbsandsupplements,itsripefruit,richinbetaine,aTCMLIBopine,gyoscyamine,vitaminCandcopper,Ca,Fe,Mg,leadminerals,leadisaseriousharmtopeople'shealthwiththeaccumulationofheavymetalelements.Thisarticlebythenewmethodofcloudpointextraction-flameatomicabsorptionspectrometrydeterminationofleadcontentinwolfberry,thenon-ionicsurfactantofTritonX-100cloudpointextraction,suchaspH,theamountofreagents,equilibriumtimeandtemperature,theflameatomicabsorptionspectrometrydeterminationofleadcontentinwolfberrybestinstrumentconditions.Measuredunderoptimalconditions,thecontentofleadincommercialwolfberry,Andspikedrecoveryexperimentsleadrecoveriesbetween99%to102%,therelativestandarddeviationof3%intheexperimentalresults.ThemethodfordeterminationtheleadcontentinChinesewolfberry,withsatisfactoryresults.
Keywords:
cloudpointextraction;flameatomicabsorptionspectrometry（FAAS）;Wolfberry;lead
引言
枸杞（学名：
Lyciumchinense）是茄科枸杞属的多分枝灌木植物，高0.5-1米，栽培时可达2米多。
国内外均有分布。
枸杞全身都是宝，明李时珍《本草纲目》记载：
“春采枸杞叶，名天精草；夏采花，名长生草；秋采子，名枸杞；冬采根，名地骨皮”。
枸杞嫩叶亦称枸杞头，可食用或作枸杞茶[1]。
现代研究，枸杞有降低血糖、抗脂肪肝作用，并能抗动脉粥样硬化。
此外，枸杞还可用园林作绿篱栽植、树桩盆栽以及用作水土保持的灌木等。
枸杞是名贵的药材和滋补品，中医很早就有“枸杞养生”的说法。
对于枸杞中成分含量，前人有过很多研究，但对于枸杞中铅的成分含量研究较少。
而铅是一种严重危害人类健康的重金属元素，它可影响神经、造血、消化、泌尿、生殖和发育、心血管、内分泌、免疫、骨骼等各类器官。
近年来，随着工业的发展，铅、镉、锌、铜、镍等一系列重金属元素被排放到自然界中，对大气、水、土壤、食品等造成较大污染。
虽然环境样品、食品中重金属离子浓度较低，但具有毒效长期持续、生物不可降解的特点，这些痕量重金属离子通过食物链在生物组织里富集，从而对人体和自然界造成巨大的危害。
痕量重金属元素的高灵敏度分析是当前金属元素分析的发展趋势，重金属元素的含量越低，对样品前处理的要求就越高[2]。
所以，建立高灵敏测定环境样品和食品中的痕量重金属离子的方法十分必要。
1绪论
1.1枸杞概述
枸杞（学名：
Lyciumchinense）是名贵的药材和滋补品，中医很早就有“枸杞养生”的说法。
《本草纲目》记载：
“枸杞，补肾生精，养肝……明目安神，令人长寿。
”枸杞的产地主要集中在西北地区，宁夏的枸杞最为著名，另外甘肃、青海等地的枸杞品质也很高。
枸杞果实为间歇式成熟，生产上一般按果实成熟期将其分为：
春果枸杞、夏果枸杞和秋果枸杞。
6月至7月初成熟的果实，即老眼枝果实为春果枸杞；7月上旬至8月份来自于当年春枝的果实称为夏果枸杞；9月至10月成熟的果实为秋果枸杞。
对春果枸杞、夏果枸杞中Fe、Mn、Zn、Se含量的研究表明，春果枸杞中Fe、Mn含量分别比夏果枸杞高73.2%和21.6%，差异极为显著；而Zn含量则呈夏果略高于春果的趋势；Se含量在春、夏果中相对稳定。
春果枸杞中Fe/Mn、Fe/Zn、Fe/Se的比值大幅度高于夏果。
春果枸杞有效成份含量较高，产量少，因此市场售价也高。
1.2铅的概述
铅是一种重要的金属元素，它主要用于制造铅蓄电池；铅合金可用于铸铅字，做焊锡；铅还用来制造放射性辐射、X射线的防护设备；铅及其化合物对人体有较大的毒性，并可在人体内积累。
铅被用做建筑材料，用在乙酸铅电池中，用作枪弹和炮弹，焊锡、奖杯和一些合金中也含铅。
在所有已知毒性物质中，树上记载最多的是铅。
古书上就有记录认为用铅管输送饮水有危险性。
公众接触铅有许多途径。
近年来公众主要关心石油产品中含铅的问题。
颜料含铅，特别是一些老牌号的颜料含铅较高，已经造成许多死亡事件，因此有的国家特别指定了环境标准规定颜料中铅的含量应控制在600PPM之内。
有的国家还没有制定出标准，但是市场出售高铅含量颜料时贴出标签警示用户。
食品中也发现铅的残留，或是空气中的铅降下污染食物，或是罐头皮的铅污染罐头食品。
铅的另外一个重要来源是铅管，几十年以前建筑住宅是用铅管或铅衬里管道，夏天的天然冰箱也用铅衬里，这些年已经禁用，改用塑料或者其他材料。
由于铅污染对环境和人类的健康危害极大，各国都指定了一些强制性标准以限制其对环境的污染与危害[3]。
1.3铅的危害
有关铅的毒害事件在古代就已经存在，古罗马人骨骼中铅含量很高，因此存在着古罗马衰败是铅中毒造成的说法[4]。
有人甚至根据晚白垩系地层中铅元素含量过高推断恐龙的灭绝与铅慢性中毒有关[5]。
铅是一种严重危害人类健康的重金属元素，它可影响神经、造血、消化、泌尿、生殖和发育、心血管、内分泌、免疫、骨骼等各类器官，主要的靶器官是神经系统和造血系统[6]。
更为严重的是它影响婴幼儿的生长和智力发育，损伤认知功能、神经行为和学习记忆等脑功能，严重者造成痴呆。
特别是对于儿童，学术界确认，只要血铅水平超过或等于100μg·L-1，不管有没有临床症状、体征，都可以确诊为儿童铅中毒。
国内外的大量研究表明，婴幼儿和儿童的血铅水平与智商（IQ值）显著相关[7]。
世界卫生组织1994年报告，儿童血铅水平每增加100微克/升，IQ值平均降低1~3分。
铅中毒会导致智力下降，尤其是儿童会出现学习障碍。
据报道，高铅儿童的IQ值平均比低铅儿童低4~6分。
随着我国近几年工业的快速发展，环境进一步恶化的加剧，铅中毒已成为威胁我国儿童健康的主要因素之一。
已有的研究结果表明，我国城市儿童铅中毒普遍存在，而且城市铅中毒重于农村，沈阳、哈尔滨、北京、上海等大城市尤为突出[8-9]。
据我国许多城市调查结果表明，我国儿童有30％以上受到不同程度的铅损伤，部分城市工业区更高达80％以上[10]。
铅引起的智力损害是不可逆转的。
即经过驱铅治疗后，血铅下降，但智力损害无明显恢复。
因此，作为一种具有蓄积性的有害元素，联合国粮农组织／世界卫生组织（FAO/WHO），食品法典委员会（CAC）1993年食品添加剂和污染物联合专家委员会（JECFA）,建议每人每周铅允许摄入量（PTWI）为25μg/（kg·bw），以人体重60kg计，即每人每日允许摄人量为214μg。
为了控制人体铅的摄入量，在食品监督领域中铅被列为重要监测项目。
一般食品中铅的含量允许在0.5~5μg·kg-1之间。
1.4食品中铅测定方法简介
为了准确测定铅的含量，国内外对铅的分析方法进行了广泛深入的研究。
目前对于痕量铅的测定方法主要分为一下几大类。
1.分光光度法[2]
分光光度法是一种简单、快速的分析方法，方法的选择性和灵敏度主要取决于所选择的显色剂及显色体系。
铅的光度分析法，除了合成高灵敏、特效的新试剂外，还必须对配合体系进行研究及结合其他技术（如双波长分光光度法）的应用，而准确度在很大程度上取决于测定条件和选择和干扰元素的分离。
目前铅的光度法正朝着掩蔽主成分和直接测定的方向发展。
但对于复杂的试样，由于分离上的技术问题和新仪器检测方法的广泛应用，国内外测定痕量铅的方法主要还是才用仪器法。
2.原子吸收光谱法[2]
目前用于测定痕量铅的原子吸收光谱法有火焰原子吸收光谱法和石墨炉原子吸收光谱法。
火焰原子吸收光谱法是铅在空气/乙炔火焰中易于测定，测定谱线波长283.3nm。
在这种火焰中容易产生光谱和非光谱干扰。
而实际样品由于铅的含量甚微，为此，鼻血采取各种措施提高灵敏度，降低检出限。
常才用的方法有配合萃取、气化分离、富集分离等方法，使铅与样品的基体分离富集后进行测定。
石墨炉原子吸收光谱法的绝对灵敏度一般比火焰原子吸收光谱法高3个数量级，已广泛应用于痕量铅的分析。
为了克服基体干扰，早期的工作采取螯合和萃取的方法，但易造成损失及污染。
近年来人们在基体改进技术方面作了大量的工作，取得了显著的效果。
利用基体改进剂与微波消化技术相结合，已广泛应用于农产品、中药、水处理剂、鼠骨等样品的分析。
3.电化学分析法[2]
电化学分析法具有所需仪器成本低廉、操作方便、维持费用低、灵敏度高等优点，已成为一种主要的分析测试手段。
随着化学修饰电极理论的发展，用化学修饰电极测定铅十分活跃。
4.其他方法[2]
除上述检测方法外，近年来还发展了ICP-MS、氢化物发生-原子荧光光谱法。
本实验采用火焰原子吸收光谱法测定样品痕量铅。
为了提高灵敏度，降低检出限，采取浊点萃取-火焰原子吸收光谱法联用，以达到较高的富集倍数，提高了检测的灵敏度。
浊点萃取（cloudpointextraction，CPE）法是近年来新兴的液-液萃取技术，它不使用挥发性的有机溶剂，不影响环境。
它以中性表面活性剂胶束水溶液的溶解性和浊点现象为基础，通过改变实验参数（如温度，电解质等）引发相分离，将疏水性物质与亲水性物质分离。
同经典的液-液萃取技术相比，该萃取技术具有如下有点：
①不使用有毒害的有机溶剂，且使用的表面活性剂量仅为mg级；②操作简单方便；③应用范围广，萃取效率高，富集因子较大；④易与分析仪器联用[11]。
1.5课题的提出
枸杞当中营养丰富，含有多种对人有益的氨基酸、蛋白质、微量元素等，其中含有微量的铅，铅是一种具有蓄积性的有害元素，在自然界中分部极广，易通过水、食物等进入人体，在体内超过一定量即可引起中毒，中毒时对神经系统、肾脏、造血系统等都有明显的损害[12-14]。
为控制人体铅的摄入量，在食品监督领域中列为重要监测项目。
因此，痕量铅的危害越来越引起人们的关注。
枸杞中Pb含量较低。
故需与一定的分离富集铅的技术相结合，才能使火焰原子吸收法直接测定。
故而本实验选用了浊点萃取法这一新兴的环保型液-液萃取技术，有可能为快速简便准确便捷的方法测定枸杞当中铅含量提供一种有益尝试。
1.6浊点萃取的原理及特点概述
浊点萃取（CloudPointExtraction,CPE）是近年发展起来的一种新型分离技术，主要利用表面活性剂溶液的增溶和分相实现溶质的富集和分离[15]。
浊点现象引起的相分离最早是由Watanabe报道[16]，他们认为与传统的液-液萃取过程相比，浊点萃取无需使用大量的有机溶剂，易于操作，商业表面活性剂对环境的影响较小而且成本低，能够保护被萃物质的原有特性（如生物大分子的活性），同时能够提供很高的富集率和提取率，是一种新型的环境友好的分离技术，具有很好的工业应用潜力，并有望替代有机溶剂的一种新型分离方法和萃取技术。
尽管CPE最初是作为用金属离子的憎水性配合物来富集金属离子的一种方法被提出，但是目前已经被广泛地应用于多个领域。
1.6.1浊点萃取的增溶机理
表面活性基团是具有亲水端和憎水端的两性分子，当表面活性剂的浓度高于某一极限值（称为临界胶束浓度CMC）时，表面活性剂单体会自发聚集一起形成亲水基团向外，憎水基团向内的聚集体，即所说的胶束。
胶束内部实际上是液态的碳氢化合物，可以使亲油性强的有机物（微溶于水或不溶于水的有机物）溶解度大大增加，称作表面活性剂溶液的增溶。
当表面活性剂溶液的条件（如温度，pH等0改变后，由于水化层的破坏，而导致胶束聚集数的增加，溶液变混浊，随着富胶束和贫胶束相密度的不同而最终导致相分离。
表面活性剂水溶液在温度变化时因为引发相分离而突然出现混浊现象时的温度即浊点温度（CP）。
分相后，一相为表面活性剂富集的凝聚相（表面活性剂的浓度约为0.5kg/L），另一相为表面活性剂含量很低的水相（胶束浓度约大于等于CMC）。
增溶于胶束中的疏水性物质随胶束进入凝聚相，亲水性物质则留在水相，可实现疏水性物质的分离与富集。
1.6.2影响浊点萃取的因素
参照传统萃取的基本特性可以获得影响浊点萃取平衡的主要因素，主要有表面活性剂和被增溶物的结构和浓度、溶液中电解质的种类和浓度、温度以及溶液pH值等，对于极性溶质的浊点萃取而言，需考虑辅助增溶剂的类型和浓度。
非离子表面活性剂在水中的临界胶束浓度较低，易形成胶束，且可以通过与不同长度和功能的基团相结合改变它的性质，是浊点萃取技术使用最早、应用最广泛的表面活性剂。
向非离子表面活性剂溶液中加入盐析型电解质（比如氯化物或硫酸盐），可使胶团中氢键断裂脱水，从而降低浊点温度，如向非离子表面活性剂C12E10水溶液中加入硫酸钠，可以使其CP降低几度到几十度[17]；而向非离子表面活性剂水溶液中加入盐溶型电解质，如硫氰化物或硝酸盐，可以使浊点温度升高；亲水性的有机物如脂肪醇、脂肪酸、苯酚和尿素等均能降低非离子表面活性剂溶液的浊点温度[18]。
离子型的表面活性剂由于其临界胶束浓度较高，浊点分相后的水相表面活性剂浓度较高，富集倍数及分离效率不高，很少单独用于浊点萃取。
但也有将阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的混合溶液用于浊点萃取的报道[19]，并在牛血清蛋白的提取中得到了比较好的萃取效果[20]。
一般而言，胶束的增溶量随非离子表面活性剂分子中疏水基碳氢链链长的增长和氧乙烯链单元数目的增加而增大，随支链和不饱和结构的增多而减小。
对被增溶物而言，脂肪烃和烷基芳烃的增溶量随其碳数的增加而减少，随其不饱和程度及环化程度的增加而增加，对于多环芳烃，增溶量随分子大小的增加而减小[21]。
向非离子表面活性剂溶液中加入电解质可以改变浊点温度，减小凝聚相体积并改变主体水相的密度而影响分相速度。
温度的升高通常有利于提高萃取率和富集倍数，但对热敏性溶质必须注意温度升高带来的负面影响，浊点萃取的操作温度一般应高于浊点温15~20℃[15]。
对于极性溶质，pH值会影响其萃取率。
1.7原子吸收分光光度法的原理及特点概述
原子吸收光谱分析又称原子吸收分光光度分析，其是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线（通常是待测元素的特征谱线）的吸收作用来进行定量分析的一种方法。
由于原子的吸收线比发射线的数目少得多，谱线重叠的概率就小得多，对于原子吸收法，即使和临近谱线分离的不完全，由于空心阴极灯一般并不发射那些临近波长的辐射线，因此其他辐射线干扰较小，故原子吸收法的选择性高，干扰较少且易于克服。
同时由于测定的是大部分基态原子，原子吸收法往往具有较高灵敏度，并且又因为激发态原子数的温度系数显著大于基态原子，故原子吸收法预期笔法设法具有更加信噪比。
也就是说，原子吸收光谱法是特效性、准确度和灵敏度都很好的一种定量分析方法。
由朗伯定律（LambertLaw），强度为I0,ν通过原子蒸气后，透过光的强度与原子蒸汽宽度成正比（原子蒸汽中原子密度若一定）即：
（1）
式中，
为透过光的强度，
为原子蒸汽宽度，Kν为原子蒸汽对频率为ν的光的吸收系数
当使用锐线光源进行吸收测量时，由式
（1）及
吸光度
（2）
式中I0和I分别表示
频率范围内入射光和透射光的强度
等相关关系有
（3）
即：
当时用一个与待测元素同种元素制成的锐线光源时，测得的吸光度与原子蒸气中待测元素的基态原子数呈线性关系
大多数元素测定时，火焰中基态原子数占绝大多数，基态原子数N0可代表吸收辐射的原子总数。
实际测定中因试样中待测元素浓度与待测元素吸收辐射的原子总数成正比，因此在一定浓度范围和一定火焰宽度L的情况下，易得出：
（4）
式中
为待测元素浓度，
在一定实验条件下为一常数
此即比尔定律（BeerLaw），及一定实验条件下，吸光度与浓度成正比。
故通过测定吸光度即可求出待测元素的含量。
这即是原子吸收分光光度法的定量基础[22]。
原子吸收的主要特点是测定灵敏度高，特效性好，抗干扰能力强，稳定性好，适用范围广，可测定70多种元素（其他很多非金属元素可采用间接法也可测定）。
加上一起较简单，操作方便，因而原子吸收分析法的应用范围日益广泛。
例如在测定矿物、金属及其合金、玻璃、陶瓷、水泥、化工产品、土壤、食品、血液、生物试样、环境污染物等等试样中的金属元素含量时，原子吸收法往往是一种首选的定量方法，因而它在分析化学领域内已占重要地位[23]。
本文的研究即是基于原子吸收的基本方法，用PMBP络合剂与枸杞中的铅进行络合反应富集铅，在利用TritonX-100的浊点效应，后采用火焰原子吸收法测定出铅含量。
2实验部分
2.1仪器与试药
2.1.1仪器
表1实验仪器
名称
型号
生产厂家
原子吸收分光光度计
AA7003
北京三雄科技公司
北京市东西电子技术研究所
铅空心阴极灯
KY-1
北京曙光明电子光源仪器有限公司
电子分析天平
无油气体压缩机
KJ-BⅡ
天津市利迈豪工贸有限公司
超纯水机
UPK-Ⅱ-20型
成都超纯科技有限公司
电炉
水浴锅
2.1.2试药
表2实验药品
名称
纯度或等级
生产厂家
枸杞
1.成都中药材专业市场周氏永红购销行
浓硝酸
分析纯
成都科龙化工试剂厂
过氧化氢
分析纯
成都科龙化工试剂厂
硝酸铅
分析纯
国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院
无水乙醇
分析纯
成都科龙化工试剂厂
PMBP试剂
分析纯
成都科龙化工试剂厂
乙炔（配乙炔钢瓶）
分析纯
成都市金克星气体有限公司
醋酸
分析纯
重庆北碚精细化工厂
氢氧化钠
分析纯
成都科龙化工试剂厂
TritonX—1
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