茶叶中痕量铅的催化光度法测定

文章编号:10062446X(2008)0420047205茶叶中痕量铅的催化光度法测定黄荣斌　李　标(浙江工业大学化工与材料学院,浙江　杭州　310032)摘　要:研究了测定痕量铅的催化光度法。

在pH1110的NH32NH4C l缓冲溶液中,铅(Ⅱ)催化H2O2对氧化还原型酚酞褪色的反应。

测定铅的线性范围为01014～0164ng/mL,检出限为1123×10211g/mL。

用于茶叶的测定,结果令人满意。

关键词:铅;催化光度法;茶叶中图分类号:657132 文献标识码:A铅是一种严重影响人体健康的元素,受铅污染的食品被人食用后铅不易排出而引起积累性慢性中毒,对生物体内许多器官组织都具有不同程度的损害作用,尤其是对造血系统、神经系统和肾脏的损害尤为明显。

茶叶是历史悠久、营养丰富的天然健康饮料,已成为仅次于碳酸饮料和饮用水的世界第三大饮料。

欧盟继对我国茶叶中11种农药残留提出限量要求后,又针对我国出口茶叶提出铅含量不得超过5mg/kg的限量要求。

G B规定食品中铅含量测定可以有3种方法:石墨炉原子吸收法、火焰原子吸收法、双硫腙比色法[1]。

这3种方法各有优缺点。

催化动力学光度法是以化学反应速率与化学含量之间的关系为基础,通过测量在催化剂作用下某一物质的含量变化与化学反应速率呈比例的催化剂的相应值来计算出催化剂含量的方法。

该法在20世纪60年代提出,近50年的研究得到了极大发展。

具有低检出限、高灵敏度、高选择性等特点[225]。

用该法测定茶叶中痕量铅含量的报道不多。

本试验发现在碱性介质中,铅(Ⅱ)对于H2O2对氧化还原型酚酞褪色反应有明显的催化作用。

该褪色反应可视为一级反应,当采用固定时间法,以光度法测量,吸光物质的吸光度与铅(Ⅱ)物质的质量浓度有线性关系。

在适宜的条件下,建立了一种测定超痕量铅的高灵敏催化光度法,反应产物的最大吸收波长位于556nm,方法的检出限为1123×10211g/mL,线性范围01014～0164ng/mL。

1　实验部分111　仪器与试剂2000型分光光度计(尤尼柯(上海)仪器有限公司),pHS23C型酸度计(上海分析仪器厂),数显恒温水浴(江苏省金坛市江南仪器厂);电子天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司);二次蒸馏水装置(自制)。

Pb(Ⅱ)标液(1010m g/mL):称取Pb(NO3)2115986g,用水溶解定容至100mL容量瓶中,以此溶液为Pb(Ⅱ)标准溶液的贮备液(用时逐级稀释即可);收稿日期:2007211221作者简介黄荣斌(65—),男,浙江临海人,副教授,从事分析化学、无机化学教学与科研工作。

:1974 显色剂:称取116g 酚酞,用乙醇溶解定容于100mL 容量瓶中得0105mol /L 酚酞溶液,移取25100mL 0105mol /L 酚酞溶液于250mL 的容量瓶中,加入011g Zn 粉及0116g Na OH ,用乙醇定容到250100mL ,得01005mol /L 的还原型酚酞溶液;015mol /L 的NaF;3%H 2O 2;pH 1110NH 32NH 4C l 缓冲溶液;011mol /L EDT A 。

所用试剂均为分析纯及以上,水为二次蒸馏水。

112　实验方法11211　分析步骤　取两支25mL 的比色管,在一支中加入110×1029g/mL Pb (Ⅱ)标准溶液1100mL,再分别在两支比色管中依次加入3%H 2O 20150mL,pH 1110的NH 32NH 4Cl 缓冲溶液0170mL 及01005m ol /L 还原型酚酞溶液0170mL ,混匀后置于5010℃的恒温水浴装置中,12m in 后,将反应液取出迅速加入011mol/L EDT A 溶液(110～214mL )并流水冷却8m in,定容到2510mL 。

用分光光度计以试剂空白为参比,在波长555nm 处,测量催化体系的吸光度A i 与非催化体系的吸光度A 0,求出△A 。

11212　干扰离子试验　取三支25mL 的比色管,先向其中两支分别加入1100mL 110×1029g/mL Pb (Ⅱ)标准溶液,其中一支比色管中加入相应倍数的干扰离子,以下按11211的方法操作,在波长555nm 处测量催化体系的吸光度A i与非催化体系的吸光度A 0,以及测量有干扰离子催化体系的吸光度A 1,求出△A 0和△A 1。

11213　消除干扰离子试验　取三支25mL 的比色管,先向其中两支分别加入1100mL 110×1029g /mL Pb (Ⅱ)标准溶液,其中一支的比色管中加入相应倍数的干扰离子,再分别在三支比色管中依次加入0150mL H 2O 2(3%)以及3100mL 015mol /L NaF,在最佳条件下操作,用分光光度计以试剂空白为参比,在波长555nm 处测量催化体系的吸光度A i 与非催化体系的吸光度A 0,以及测量有干扰离子催化体系的吸光度A 1,求出△A 0和△A 1。

图1　H 2O 2对氧化还原型酚酞 褪色反应的吸收曲线F T f 11214　样品预处理(电热湿法消解法)　准确称取1100g 茶叶样品于烧杯中,加入10mL 浓H NO 3及2mL H 2O 2作为消解体系,加盖表面皿于电热炉上在通风柜中加热(可视消解情况补加浓H NO 3和H 2O 2),直到蒸发的雾气为白色,表明有机物被分解完全。

冷却后取出,消解液用砂芯漏斗过滤,定容到100mL 容量瓶中。

测定按实验方法进行。

同时做试剂空白。

11215　样品测定　取两支25mL 的比色管,先向其中一支加入样品溶液1100mL,再分别在两支比色管中依次加入0150mL H 2O 2(3%)以及3100mL 015mol/L NaF,按选定的实验条件和方法,用分光光度计以试剂空白为参比,在波长555nm 处测量催化体系的吸光度A i 与非催化体系的吸光度A 0,求出△A 。

2　结果与讨论211　吸收曲线按试剂配制方法制备还原型酚酞溶液,取0170mL的还原型酚酞加入到25mL 的比色管中,用水定容到2510mL,在535～565nm 范围内测定吸光度,得吸收曲线(如图1),由图1可知,λmax =555nm 。

按选定的实验方法,于540～565nm 波长范围测定不同条件下不同试液的吸光度,结果如图所示。

过程ig 1he graph o abs orb184中没有加入氧化剂(3%H2O2)的结果为曲线1,测定的吸光度比较大;加入了氧化剂(3%H2O2)的结果为曲线2,氧化剂氧化还原型酚酞褪色,所测定的吸光度曲线明显比曲线1低;曲线3加入了氧化剂(3%H2O2)和Pb(Ⅱ),Pb(Ⅱ)催化H2O2氧化还原型酚酞褪色,所测定的吸光度曲线明显比只有加入氧化剂的曲线2低(1100mL Pb(Ⅱ)标液110×1028g/mL);曲线4加入了氧化剂(3%H2O2)和Pb(Ⅱ),并且加入的Pb(Ⅱ)量比曲线3加入的Pb(Ⅱ)量多(2100mL Pb(Ⅱ)标液110×1028g/mL),故所得的曲线4明显比曲线3低。

212　最佳反应温度试验按实验方法分别在30～70℃的反应温度下测定△A来确定最佳反应温度。

通过实验可知:反应温度对Pb(Ⅱ)催化效果影响很大。

在40～50℃之间,Pb(Ⅱ)催化速率随温度上升而增加,当反应温度达到50℃时,△A值最大,但是50℃以后(50～60℃),Pb(Ⅱ)催化速率随温度上升而减少。

这可能是由于反应温度过高,非催化氧化反应的速度也随之迅速加快,并且其加快的程度比催化氧化反应更大的缘故。

本反应体系选用的温度为50℃。

213　最佳反应时间试验通过在10～20m in不同的反应时间所测得的△A的变化来确定最佳反应时间。

通过实验可知:反应时间在10～12m in之间,实验响应值随着反应时间的增加而上升,当反应时间处于12 m in时,△A值最大,但是12m in后(12～20m in),△A随着反应时间的增加而下降。

本反应体系选用的反应时间为12m in。

214　最佳氧化剂、还原型酚酞、缓冲溶液用量按实验方法分别在011～110mL的氧化剂(3%H2O2)用量下测定△A来确定最佳氧化剂(3%H2O2)用量为015mL。

在012～110mL的还原型酚酞溶液(01005mol/L)用量下测定△A来确定最佳还原型酚酞溶液(01005mol/L)用量为017mL。

在012～110mL的NH32NH4C l(pH1110)缓冲溶液用量下测定△A来确定的最佳缓冲溶液加入量为017mL。

215　终止反应方法的研究在选定的实验方法下分别按下列3种方法试验:①将反应液取出迅速加入011mol/L EDT A 溶液(110～214mL)中止反应;②将反应液取出迅速用自来水流水冷却;③将反应液取出迅速加入011mol/L EDTA溶液(110～214mL)并用自来水流水冷却8m in。

测定△A来确定最佳EDT A 溶液(011mol/L)用量。

结果显示,E DT A溶液(011mol/L)加入量在达到210mL以后,△A基本恒定。

故本催化反应体系选用的EDT A溶液(011m ol/L)最佳加入量为210mL,方法③终止反应效果最佳。

216　标准曲线的绘制按选定的条件实验,取不同含量的Pb(Ⅱ)标准溶液测定的△A来绘制标准曲线,实验表明: Pb(Ⅱ)的含量在01014～01640ng/mL范围内,△A值与Pb(Ⅱ)的量之间呈良好的线性关系。

其线性回归方程为:△A=013265C+010499,相关系数r=019981。

217　共存离子干扰及消除试验按共存离子实验方法操作判断共存离子的干扰。

以Pb(Ⅱ)含量为014ng/mL时,对常见共存离子进行了干扰实验,当控制相对误差在±5%以内时,各离子的影响情况如下:1000倍的K+、Na+、Ca2+、NH+4、Mg2+、Zn2+、F2、S O224、C l2、NO23不干扰测定;100倍的Cu2+、Cr3+、Mn2+、Fe2+不干扰测定;10倍的Fe3+、A l3+不干扰测定,由于两者的倍数和测定的Pb(Ⅱ)比较相近,对本法存在干扰,采用N F掩蔽后,允许量可达倍不干扰测定。

试验表明,N F不仅a100a94掩蔽了干扰离子,并且抑制了非催化反应,对催化反应无影响。

3　样品分析311　样品测定按样品预处理及测定方法操作,在最佳条件下测定茶叶中的Pb(Ⅱ)的含量,结果见表1。

由于样品中Pb(Ⅱ)的含量未知,在没有稀释前进行粗测,结果的△A比较大,表明Pb(Ⅱ)的含量超出线性范围,因此必须稀释。

根据粗测的Pb(Ⅱ)的含量来确定稀释的倍数,使稀释后Pb (Ⅱ)的含量落在线性范围内。