1、文献综述化学基于磁性分离富集的ICPAES法测定水中痕量重金属研究随着工农业生产的迅猛发展，废水排量增加，废水的卫生状况为社会大众所关注，重金属是污水中重要的污染物之一。重金属一般是指比重大于4或5的金属，约有45种，如铜、锌、铅、镉、铁、锰、钾、钠、钙、镁、铬、汞、砷、镍等。通常说的重金属污染主要来自铅、锡、铬、汞、镉以及类金属砷等生物毒性显著的重金属，它们在自然界中含量很低时就能引起环境污染。另外，排放到环境中的有毒重金属离子难以被微生物降解，可长期潜伏在土壤中并随食物链进入植物体、动物体乃至人体，对环境和人类健康造成严重威胁1。因此，对环境中重金属含量进行精确测定分析，成为环境科研工作者
2、所面临的首要任务。目前，环境中痕量重金属的检测手段主要有原子吸收法24、原子发射法58、原子荧光光谱法9、分光光度法10和电化学分析11等方法。MADRAKIAN4等人运用岛津670型号的火焰原子吸收光谱仪测定了湖水、尿液、苹果树叶中的NI2、CO2、CD2和ZN2的含量。采用固相萃取技术富集样品中的痕量金属，并探讨了PH、吸附剂量、洗脱流速和浓度等影响因素，检测限范围为020030G/L，线性范围为051250G/L，相对标准偏差小于3。原子吸收光谱法具有灵敏度高、选择性好、准确度高、适用范围广、干扰少和易于消除的特点，但是该法在测定不同的元素时需要换不同的元素灯，不利于多种元素的同时测定，
3、对于复杂试样，干扰比较严重，操作复杂。曾晓丹9等人采用微波消解双通道原子荧光光谱法测定女贞子中重金属AS、HG的含量。在最佳试验条件下，砷、汞的检出限分别为1040和0019NG/ML，回收率分别为90849143、1075810984。但是原子荧光光谱法的应用范围还不够广泛，因为包括金属在内的许多物质本身不会产生荧光而要加入某种试剂才能达到荧光分析的目的。张春盛10等用紫外分光光度法测定西洋参、人参、枸杞、甘草、川贝母、丹参6种植物药及蜈蚣、僵蚕2种动物药中重金属的含量。在对照品重金属铅质量浓度为0050G/ML范围内与吸光度线性关系良好，R09977，平均加样回收率为9949，RSD为10
4、9N6。紫外可见分光光度法操作简单，快速，但该法也存在一定的局限性，如干扰因素较多，选择性较差，对于没有紫外吸收的元素不能直接检测。与其他方法相比，ICPAES具有分析速度快，干扰低，时间分布稳定，线性范围宽，同时或顺序测定多种金属元素的优点，能够高温金属元素进行快速分析。MARCOSABEZERRA7等采用固相萃取技术富集蔬菜消解样中的痕量CD、CU、CR、NI和PB，并用电感耦合等离子体发射光谱ICPOES法同时对各元素进行定量分析，检出限分别002CD、023CU、058CR、0060NI和054PBG/L。胡斌8等人以AL2O3作为吸附剂，采用流动注射在线富集地质和环境样品中的痕量AG
5、、PD、AU、GA、IN和NB，用ICPOES同时测定各元素含量，检出限分别为012、044、027、019、054和018G/L，相对标准偏差分别为16、23、45、16、19和17N7，C50NG/ML。环境样品中重金属离子常以痕量甚至超痕量形式存在，同时共存基体也容易造成背景干扰，多数时候无法对其进行直接地检测。因此，需经过样品预处理、富集、分离、净化等过程后再进入分析仪器检测，以提高分析检测方法的灵敏度和选择性。目前采用的分离富集方法的种类很多，大致可分为沉淀法、萃取法、离子交换法和新发展起来的分子印迹法。吕国良12在碱性条件下，加入铋盐与PB2形成沉淀从溶液中分离出来，经HCL溶解后
6、直接用原子吸收法测定，该法操作简单、成本低，但是分离不彻底，不适合痕量及超痕量组分的分离。DRESSLER13等人曾报道以DDTP为络合剂，用C18固定二氧化硅微型柱萃取水样及生物样品中的AG、TE、U和AU，用甲醇洗脱，FIICPMS检测，该法需用大量毒性有机溶剂，成本较高，操作复杂。刘永文14等采用包埋法合成了汞II印迹聚合物，建立了汞II的分离富集方法并用于自来水、河水和海水中汞II的测定，检出限为005G/L，加标回收率在95以上。虽然分子印迹技术有高度的专一识别功能、稳定性好，但由于需合成被印迹分子衍生物，而有些化合物的分子无法进行衍生化，使该项技术受到限制。纳米材料是一种新兴功能材
7、料，具有一系列新异的物理化学特性，具备一些优于传统材料的特殊性能。随着粒径的减小，表面原子数迅速增大，表面积和表面结合能也随之增大，其表面原子周围缺少相邻原子，具有不饱和性，易与其他原子或离子相结合而稳定下来，有很大的化学活性。因而纳米材料对许多原子及离子具有很强的吸附能力，是进行痕量、超痕量分析较为理想的分离富集材料，富集倍数较传统的富集技术大大提高15。近年来，将纳米材料用于吸附材料的研究日益增多，因为其具有高吸附容量、多元素同时吸附、能有效的吸附和洗脱、重现性好等特点。JUNYIN16等人采用纳米AL2O3微柱同时在线富集，流动注射FI联合ICPMS测定环境样品中的痕量金属，得出纳米AL
8、2O3对V、CR、MN、CO、NI、CU、ZN、CD和PB的吸附容量分别为117、136、157、95、122、133、171、177和175MG/G。DEMIRHANCITAK17等在溶液PH8时，用氢氧化锆采取共沉淀法成功地同时富集食品中的铅、钴、铜、镉、铁、镍金属离子，回收率高达95100，检出限保持在027250G/L之间。喻德忠18等采用溶胶凝胶法合成ZRO2，并研究了ZRO2对AS和AS的吸附行为。SULEIMAN19等用纳米ZRO2固相微柱分离富集、电感耦合等离子体发射光谱法ICPOES测定了环境和生物样品中痕量MN、CU、CR、ZN、NI、CO），检测限分别为12、58、24、
9、2、7和36NG/L。近几年来，磁性聚合物微粒构建的磁分离技术已成为前处理中重要的分离手段，磁性聚合物微粒是一种由磁性材料和非磁性聚合物材料复合而成的新型功能微球，其中磁性成分主要是铁、钴、镍，或者它们的氧化物以及合金等；非磁性聚合物材料可以是合成聚合物或天然聚合物，也可以是无机聚合物如二氧化硅、二氧化锆等。因此，磁性聚合物微球一方面具有非磁性组分材料的自身特点，如二氧化钛对金属离子的吸附性及光催化性。另一方面由于它具有超顺磁性可以很方便地在外加磁场作用下从介质中分离出来，可被广泛地应用作分离材料和载体。在磁性材料表面包覆金属氧化物，可以在实现富集的同时，使得操作更为简便有效。巫远招20等人曾
10、用共沉淀法制备磁性纳米微粒FE3O4核/ZRO2壳，并用于痕量有机磷的选择性富集，富集倍数高达20100，检测限为44G/L，样品回收率达到99115，被应用于蔬菜表面有机磷农药残留的分离与测定。本文基于磁性复合材料的平台，联合电感耦合等离子体发射光谱ICPAES多元素同时分析检测、元素之间相互干扰少、线性范围宽、灵敏度高等特点，建立应用于实际环境样品中痕量、超痕量重金属的纳米材料分离预富集与分析仪器检测方法联用的重金属检测方法，拓展环境分析化学新的领域，为环境污染控制学和环境污染化学及环境生态学等环境科学领域的研究提供科学可靠的依据。参考文献1张坤,罗书水体重金属污染治理技术研究进展中国环境
11、管理干部学院学报2010,20362642TAYYEBEHMADRAKIAN,MOHAMMADALIZOLGOL,MOHAMMADSOLGISOLIDPHASEEXTRACTIONMETHODFORPRECONCENTRATIONOFTRACEAMOUNTSOFSOMEMETALIONSINENVIRONMENTALSAMPLESUSINGSILICAGELMODIEDBY2,4,6TRIMORPHOLINO1,3,5TRIAZINJJOURNALOFHAZARDOUSMATERIALS16020084684723CHENZONGBAO陈宗保，CAIENQIN蔡恩钦,LIULINHAI刘林海石
12、墨炉原子吸收法测定废水中多种痕量金属JJOURNALOFSHANGRAONORMALUNIVERSITY上饶师范学院学报,2009,29663654TAYYEBEHMADRAKIAN,MOHAMMADALIZOLGOL,MOHAMMADSOLGISOLIDPHASEEXTRACTIONMETHODFORPRECONCENTRATIONOFTRACEAMOUNTSOFSOMEMETALIONSINENVIRONMENTALSAMPLESUSINGSILICAGELMODIEDBY2,4,6TRIMORPHOLINO1,3,5TRIAZINJJOURNALOFHAZARDOUSMATERIALS,
13、2008,1604684725PEILIANG,YONGCHAOQIN,BINHU,TIANYOUPENG,ZUCHENGJIANGNANOMETERSIZETITANIUMDIOXIDEMICROCOLUMNONLINEPRECONCENTRATIONOFTRACEMETALSANDTHEIRDETERMINATIONBYINDUCTIVELYCOUPLEDPLASMAATOMICEMISSIONSPECTROMETRYINWATERJANALYTICACHIMICAACTA2001,4402072136MARCOSABEZERRA,WALTERNLDOSSANTOS,VALFREDOALE
14、MOS,MARIADASGRACASAKORN,SRGIOLCFERREIRAONLINESYSTEMFORPRECONCENTRATIONANDDETERMINATIONOFMETALSINVEGETABLESBYINDUCTIVELYCOUPLEDPLASMAOPTICALEMISSIONSPECTROMETRYJJOURNALOFHAZARDOUSMATERIALS14820073343397MABEZERRA,WNLDOSSANTOS,VALEMOS,MGAKORN,SLCFERREIRAONLINESYSTEMFORPRECONCENTRATIONANDDETERMINATIONOF
15、METALSINVEGETABLESBYINDUCTIVELYCOUPLEDPLASMAOPTICALEMISSIONSPECTROMETRYJJOURNALOFHAZARDOUSMATERIALS,2007,1483343398CHAOZHANGHANG,BINHU,ZUCHENGJIANG,NANZHANGSIMULTANEOUSONLINEPRECONCENTRATIONANDDETERMINATIONOFTRACEMETALSINENVIRONMENTALSAMPLESUSINGAMODIEDNANOMETERSIZEDALUMINAPACKEDMICROCOLUMNBYOWINJEC
16、TIONCOMBINEDWITHICPOESTALANTA,2007,71123912459曾晓丹,金华,常娜微波消解原子荧光光谱法测定女贞子中重金属元素含量J安徽农业科学,2010,3832181421814310张春盛,吴舜芳,林炳国,任剑雄西洋参等8种中药的重金属检测J药物鉴定2009,1817202110CMALITESTA,MRGUASCITOHEAVYMETALDETERMINATIONBYBIOSENSORSBASEDONENZYMEIMMOBILISEDBYELECTROPOLYMERISATIONJBIOSENSORSANDBIOELECTRONICS202005164316
17、4711WANGLI汪莉,NIYONGNIAN倪永年双电位极谱法同时测定铅和锡JJOURNALOFNANCHANGUNIVERSITYNATURALSCIENCE南昌大学学报理科版1999,231778012吕国良铋盐共沉淀分离富集火焰原子吸收法测定酱中的微量铅J化学分析计量,2008,03606113VALDERILDRESSLER,DIRCEPOZEBON,ADILSONJCURTIUSDETERMINATIONOFAG,TE,UANDAUINWATERSANDINBIOLOGICALSAMPLESBYFIICPMSFOLLOWINGONLINEPRECONCENTRATIONJANALY
18、TICACHIMICAACTA438200123524414YONGWENLIU,XIJUNCHANG，DONGYANG，HIGHLYSELECTIVEDETERMINATIONOFINORGANICHGAFTERPRECONCENTRATIONWITHHGIMPRINTEDDIAZOAMINOBZENEVINYLPYRIDINECOPOLYMERSJANALYTICACHIMICAACTA2005，538（L2）859115丁宗庆,吕丽丽,徐晖纳米材料在痕量重金属离子测定中的应用J环境监测管理与技术2009,212141716JUNYIN,ZUCHENGJIANG,GANGCHANG,BIN
19、HUSIMULTANEOUSONLINEPRECONCENTRATIONANDDETERMINATIONOFTRACEMETALSINENVIRONMENTALSAMPLESBYFLOWINJECTIONCOMBINEDWITHINDUCTIVELYCOUPLEDPLASMAMASSSPECTROMETRYUSINGANANOMETERSIZEDALUMINAPACKEDMICROCOLUMNJANALYTICACHIMICAACTA540200533333917DEMIRHANCITAK,MUSTAFATUZEN,MUSTAFASOYLAKSIMULTANEOUSCOPRECIPITATIO
20、NOFLEAD,COBALT,COPPER,CADMIUM,IRONANDNICKELINFOODSAMPLESWITHZIRCONIUMIVHYDROXIDEPRIORTOTHEIRFLAMEATOMICABSORPTIONSPECTROMETRICDETERMINATIONJFOODANDCHEMICALTOXICOLOGY4720092302230718喻德忠,邹菁,艾军纳米二氧化锆对砷和砷的吸附性质研究J武汉化工学院学报2004,2631319JIBRINSABOSULEIMAN,BINHU,XULIPU,CHAOZHANGHUANG,ANDZUCHENGJIANGNANOMETERSIZEDZIRCONIUMDIOXIDEMICROCOLUMNSEPARATIONPRECONCENTRATIONOFTRACEMETALSANDTHEIRDETERMINATIONBYICPOESINENVIRONMENTALANDBIOLOGICALSAMPLESJMICROCHIMACTA,200715937938520巫远招,徐维莲,侯建国,干宁,李天华基于FE3O4ZRO2磁性纳米颗粒选择性富集电感耦合等离子体发射光谱法检测蔬菜中痕量有机磷研究J农药学学报2010,122178184
