离子对-浊点萃取-火焰原子吸收光谱测定矿泉水中的痕量铜、锌和铁的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于食品检测技术领域，更具体地，特别涉及离子对-浊点萃取-火焰原子 吸收光谱测定矿泉水中的痕量铜、锌和铁的方法。
【背景技术】
[0002] 微量元素虽然只占体重的0. 01%，但他们和生命的健康状况栖息相关。铜、锌、铁对 人体的健康发展极为重要。然而，它们的摄入只需要微量水平，过量的摄入上述微量元素则 会引起不良的健康影响。生活中水是人体摄取微量元素的主要来源之一，随着现代工农业 的发展，矿泉水水源地被污染的问题越来越突出。在矿泉水的净化工艺流程中，往往不能有 效地去除无机污染物。因此，需评估矿泉水中微量元素的风险。
[0003] Cu2+、Zn2+、Fe3+的测定方法有很多，电感耦合等离子体发射光谱法ICP-0ES，电感耦 合等离子体质谱法ICP-MS，火焰原子吸收光谱法FAAS和石墨炉原子吸收光谱法GFAA等。 其中，FAAS具有操作简单、分析成本低、结果稳定的优点，可为多数研究实验室配备。但由 于微量元素在环境样本通常为痕量，测定分析时需预先富集前分析物。
[0004] 池点萃取技术（Cloud Point Extraction, CPE)作为一种有效的分离富集技术已 广泛应用到金属离子的测定。CPE基于表面活性剂水溶液的增溶和分相行为，利用络合剂与 金属离子形成疏水性的络合物，而实现溶质富集的目的。5-Br-PADAP作为一个优良的广谱 分析试剂，近年来在胶束体系分析中得到应用，特别是CPE。但该试剂在预浓缩步骤易结合 非目标阳离子而导致萃取效率降低。因此，本发明需求找到一种萃取剂能够提高络合物的 疏水性，进而提高萃取效率，达到富集矿泉水中痕量的目标金属元素，从而提高其检测响应 值和检出限。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于根据现有的矿泉水中痕量金属检测方法的不足，提供了一种离 子对-浊点萃取-火焰原子吸收光谱测定矿泉水中的痕量铜、锌和铁的方法。
[0006] 本发明的上述目的通过以下技术方案实现： 本发明提供了离子对-浊点萃取-火焰原子吸收光谱测定矿泉水中的痕量铜、锌和铁 的方法，包括如下步骤： 51. 样品中加入表面活性剂溶液，5-Br-PADAP-TPB正2- (5-溴-2-吡啶偶氮）-5-二 乙氨基酚-四苯硼钠溶液和适量缓冲液，用水定容； 52. 将Sl所得混合物加热并趁热离心； 53. 离心结束后，置于冰水浴中冷却，弃去水相后加入稀释剂，用火焰原子吸收光谱法 进行检测。
[0007] 优选地，所述Sl中5-Br-PADAP-TPB的浓度为0. 01mmol/L，添加用量按与矿泉水样 品的体积比计1~1〇 :300。
[0008] 更优选地，所述SI中5-Br-PADAP-TPB溶液的添加用量按与矿泉水样品的体积比 计 1:75。
[0009] 优选地，所述表面活性剂溶液为Triton X-114溶液，所述Triton X-114溶液的体 积浓度为5%，添加用量按与矿泉水样品的体积比计为1~3 :75。
[0010] 更优选地，所述Sl中Triton X-114溶液的添加用量按与矿泉水样品的体积比计 为 2:75。
[0011] 本研究以5-Br-PADAP-TPB离子对为络合剂，Triton X-114为表面活性剂，采用浊 点萃取法富集瓶装矿泉水中的Cu2+、Zn2+、Fe 3+微量元素(根据文献报道，瓶装矿泉水Cu含量 在 0· 15~0· 36ng/mL, Zn 含量在 0· 68~87. 44ng/mL, Fe 含量在 0· 03~0· 15 μ g/Ml，目前常用 的一般检测犯法并不能较好地检测到痕量的目标金属元素的浓度)，并与火焰原子吸收检 测技术联用，建立了一套水样中Cu 2+、Zn'Fe3+微量元素含量检测的新方法。
[0012] 本发明发现，5-Br-PADAP溶液在预浓缩步骤易结合非目标阳离子而导致萃取效率 降低，为了提高萃取率，进而提高富集矿泉水中的目标元素，本发明在5-Br-PADAP溶液基 础上，结合TPB形成离子对浊点萃取的萃取剂，可获得较高的疏水性并提高萃取效率，从而 提高目标元素的抗干扰能力。
[0013] 5-Br-PADAP-TPB在浊点萃取法中的应用，将5-Br-PADAP-TPB作为矿泉水样品中 铜、锌和铁的萃取剂。其比5-Br-PADAP作为萃取剂，对矿泉水中的铜、锌、铁具有更高的萃 取效率，并且有更高的抗其它金属离子干扰的能力。
[0014] 5-Br-PADAP常常可以用作试剂测定的金属，它含有四个孤对电子的氮原子，故可 在酸性介质中质子化，随着溶液PH的升高，质子化的氢与酚经基上的氢逐步离解，它的解 离步骤如以下所示：
它和四苯硼钠在摩尔比1:1时，可以在质子化的形态下与四苯硼钠形成离子对(如下 所示)，再与水溶金属离子结合。其中，四苯硼钠是由阴离子硼与四苯基取代组成，具有较好 的脂溶性。添加离子对的试剂可以影响金属络合物的亲水性，并提高对非目标元素的耐受 水平和选择性。
[0015] 此外，对于螯合剂Triton X-114来说，其用量对于萃取效率和富集倍数均存在着 较大的影响，在浊点萃取过程中，由于随着表面活性剂相体积比的增大，螯合作用的效果会 逐渐降低，从而导致富集倍数会逐渐下降，因此，选择合适的螯合剂用量对于检测结果也存 在着较大影响。
[0016] 优选地，所述Sl中样品酸化至pH=2,矿泉水样品取样体积与定容体积比为3:5。
[0017] 所述稀释剂为含10% HNO3的甲醇溶液。
[0018] 优选地，当所述方法测定元素为铜时，所述Sl中缓冲液的pH为6 ; 当测定元素为铁时，所述Sl中缓冲液的pH为4 ; 当测定元素为锌时，所述Sl中缓冲液的pH为7。
[0019] 浊点萃取时，金属离子首先与络合剂形成疏水性的金属络合物，然后萃取到表面 活性剂中。缓冲液的PH值会影响金属络合物的形成，酸度过高，金属离子与络合剂形成的 螯合物不稳定或发生其他干扰反应，影响萃取率。本发明研究发现，上述几种缓冲溶液在测 定相关金属尚子时，能够提尚萃取效果，检测响应值相应提尚。
[0020] 优选地，所述S2中加热温度为30~50°C。合适的平衡温度，可以使非离子表面活性 剂溶液较快地发生浊点现象，同时在一定程度上缩短达到两相分配平衡的时间，提高分析 效率。温度过低达不到浊点时，溶液不分相；温度过高则会使形成的络合物的稳定性降低， 从而导致体系的吸光度下降。
[0021] 更优选地，所述S2中加热温度为40°C。
[0022] 优选地，所述S2中加热时间为5~20min。
[0023] 更优选地，所述S2中加热时间为15min。适宜的平衡时间是保证疏水性物质被完 全萃取的重要因素之一，水浴时间过短则络合反应不完全。
[0024] 优选地，所述S2中离心转速为3500r/min，离心时间为lOmin，所述S3中冷却时间 为 IOmin0
[0025] 优选地，所述S3中上机检测条件为： 当测定分析元素为Cu时，吸收波长为324. 7nm，灯电流6mA，狭缝宽度0. 7nm，乙炔流量 L 8 L/min，空气流量 8L/min ; 当测定分析元素为Fe时，吸收波长为248. 3nm，灯电流12mA，狭缝宽度0. 2nm，乙炔流量 2. 2 L/min，空气流量 8L/min ; 当测定分析元素为Zn时，吸收波长为213. 9nm，灯电流8mA，狭缝宽度0. 7nm，乙炔流量 2.0 L/min，空气流量 8L/min。
[0026] 与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果： 本发明通过复合5-Br-PADAP溶液基础上，结合TPB形成离子对作为浊点萃取的萃取 剂，能够显著提高目标金属元素铜、铁和锌的萃取效率，达到较好的富集效果，同时提高目 标金属离子的抗干扰能力，通过本发明方法测定铜、锌、铁的检测限分别为0.444 μ g/L， 0. 135 μ g/L和0. 779 μ g/L，富集倍数分别为38. 37、38. 98、29. 88倍，所述方法回收率达到 95-105%，精密度高，检出限低，准确性高，适用于水样中痕量铜、锌、铁的测定。
【具体实施方式】
[0027] 以下结合具体实施例来进一步说明本技术，但实施例并不对本技术做任何形式的 限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
[0028] 本发明中采用的仪器和试剂信息如下： AA- 6200火焰原子吸收分光光度计（日本岛津公司、日本）； DK-600型三用恒温水箱(上海精密实验设备有限公司），湘立台式离心机，GRANT XB70 制冰机，BT224S万分之一天平(赛多利斯科学仪器有限公司），SZ - 97自动三重水蒸馏器(上 海亚荣生化仪器厂)，PHS-3C精密酸度计(上海虹益仪器仪表有限公司）。
[0029] 实验用水为三次蒸馏水，实验所用仪器均用5%硝酸溶液浸泡24小时后使用。
[0030] 实施例1: 标准溶液金属离子含量的测定： 准确移取标准溶液（〇· 25mL Cu2+ 10yg/mL，0.1 mL Zn2+ 10yg/mL，0.1 mL Fe3+ 100 1^/1111^)于501]11^离心管中，依次加入5%(￥八）1'1'；[1:011父-114溶液0.81]11^，0.011111]1〇1/1^ 5-8广?404?1?8溶液0.41^，2.011^缓冲液（(：11 2+、2112+、？63+存在缓冲体系分别为6、7、4)，用 三蒸水定容至50mL。抒紧离心管盖子，摇勾，置于40°C恒温水浴中，加热15min后，取出，立 即趁热置于离心机中以3500r/min速率离心10min。离心结束后，取出，置