膜富集-可见漫反射光谱法测定池塘水和维生素B12药片中痕量钴

膜富集-可见漫反射光谱法测定池塘水和维生素B12药片中痕
量钴
朱碧琳;胡慧廉;IQBAL Jibran;王蕾;张晓芳;张磊;杨伟宏;吴婷;杜一平
【摘要】1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚与钴离子生成暗绿色的络合物,反应后将其过滤到膜上,测得膜表面漫反射光谱,据此提出了膜富集-可见漫反射光谱法测定池塘水和维生素B12药片中痕量钴的方法.钴的质量浓度在0.2～3.0 μg·L-1和3.0～
10.0μg·L-1范围内与其吸光度呈线性关系,检出限(3s/k)为0.093 μg·L-1.方法用于池塘水和维生素B12药片的分析,加标回收率在96.7％～105％之间,测定值的相对标准偏差在1.4％～2.9％之间.
【期刊名称】《理化检验-化学分册》
【年(卷),期】2015(051)002
【总页数】4页(P172-175)
【关键词】可见漫反射光谱法;钴;膜富集;池塘水;维生素B12药片
【作者】朱碧琳;胡慧廉;IQBAL Jibran;王蕾;张晓芳;张磊;杨伟宏;吴婷;杜一平【作者单位】华东理工大学上海功能材料化学重点实验室与分析测试研究中心,上海200237;华东理工大学上海功能材料化学重点实验室与分析测试研究中心,上海200237;COMSATS信息技术学院生物医学材料跨学科研究中心,拉合尔54000,巴基斯坦;华东理工大学上海功能材料化学重点实验室与分析测试研究中心,上海200237;华东理工大学上海功能材料化学重点实验室与分析测试研究中心,上海200237;华东理工大学上海功能材料化学重点实验室与分析测试研究中心,上海
200237;华东理工大学上海功能材料化学重点实验室与分析测试研究中心,上海200237;华东理工大学上海功能材料化学重点实验室与分析测试研究中心,上海200237;华东理工大学上海功能材料化学重点实验室与分析测试研究中心,上海200237
【正文语种】中文
【中图分类】O657.3
钴是人体所必需的微量元素之一,它作为维生素B12(氰钴胺素)的中心原子,负责产生红血细胞[1]。

然而人体内钴过量会引起毒性作用[2-3]。

因此,监测环境和药物样品中钴的含量有重要的现实意义。

目前,测定钴含量的方法有火焰原子吸收光谱法[4]、电感耦合等离子体质谱法[5]、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)[6]和高效液相色谱法[7]等。

但这些仪器因昂贵和耗费时间等,在应用方面受到了一定的限制。

操作简单的分光光度法测定钴已有报道[8]。

但是传统的紫外-可见分光光度法的主要缺点是灵敏度低,通常其检出限在mg·L-1级。

由于环境中钴的含量比较低,建立有效的预富集方法测定μg·L-1级钴显得尤为重要。

固相萃取比色法(C-SPE)是一种结合固相萃取与化学比色技术的分光光度方法,它通过测量预富集后固体表面的颜色变化来确定分析物的浓度[9-14]。

C-SPE的优点是无需洗脱固体表面被分析物,可以直接分析,从而使分析过程简单、快速。

本工作以1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)作为钴离子的络合剂,以孔径为0.22 μm的混合纤维素膜作为富集介质,建立了一种简便、快速、灵敏度高和成本低的漫反射光谱分析法,用于池塘水和维生素B12药片中痕量钴的测定。

1．1 仪器与试剂
USB 2000+型微型光纤光谱仪;Agilent 700型系列电感耦合等离子体原子发射光谱仪;PHS-25型数字型精密酸度计;SHB-Ⅲ型渗流水真空泵;SARTO-RIUS arium
611DI型超纯水机。

混合纤维素膜孔径0.22 μm。

钴离子标准储备溶液:1.000 g·L-1,称取硫酸钴0.478 0 g,用水溶解并定容至100 mL。

PAN溶液:6.42×10-5mol·L-1,称取PAN 0.004 0 g,用丙酮溶解并定容至250 mL。

三羟甲基氨基甲烷(Tris)-盐酸(HCl)缓冲溶液:称取Tris 0.605 7 g溶于50 mL水中,用1 mol·L-1盐酸溶液将其pH调至9.0。

硝酸和高氯酸为优级纯,其余试剂为分析纯,试验用水为超纯水(电阻率为18.2
MΩ·cm)。

1．2 试验方法
用Tris-HCl缓冲溶液将一定浓度的100 mL钴离子溶液的pH调至9.0,加入
6.42×10-5mol·L-1 PAN溶液1 mL,搅拌反应7 min后,将溶液过滤到混合纤维素
膜上,待膜在空气中干燥后测定膜表面的漫反射光谱。

2．1 络合物Co-PAN的漫反射光谱
膜上不同浓度钴离子的可见漫反射光谱见图1。

由图1可知:PAN在475 nm处有强吸收,络合物Co-PAN在575,625 nm处均有吸收峰。

由于PAN也可以与镍离子、锌离子和镉离子反应生成吸收峰在550～570 nm处的有色络合物,试验选择625 nm作为钴离子的分析波长可避免其他离
子的干扰。

随钴离子浓度的增加,生成的络合物Co-PAN增多,络合物在625 nm处的吸光度逐渐升高,相应地消耗的PAN增多,因此PAN在475 nm处的吸光度相应地降低。

2．2 反应条件的选择
2．2．1 酸度
PAN在强酸条件下容易质子化,在强碱条件下又容易与OH-反应。

试验考察了pH 为4.3,6,8,8.5,9.0,9.5时对络合物Co-PAN吸光度的影响,结果见图2。

由图2可知:pH为9.0时,络合物Co-PAN有最大吸收,试验选择络合反应的pH为9.0。

2．2．2 PAN用量
试验考察了6.42×10-5mol·L-1 PAN溶液的加入量为0.2～1.4 mL时对络合物Co-PAN吸光度的影响。

结果表明:当PAN的加入量为1 mL时,络合物Co-PAN 的吸光度最大。

试验选择6.42×10-5mol·L-1 PAN的用量为1 mL。

2．2．3 反应时间
按试验方法考察了反应时间为2～25 min时对测定的影响。

结果表明:反应时间为7 min时,络合物Co-PAN的吸光度最高;7 min后,随反应时间的延长,络合物的吸光度逐渐下降。

试验选择反应时间为7 min。

2．2．4 样品体积
试验考察了6 μg·L-1钴标准溶液的体积为25,50,75,100,125 mL时对络合物Co-PAN吸光度的影响。

结果表明:随样品体积的增加,络合物Co-PAN的吸光度升高,当体积增至100 mL时,吸光度无明显增加。

试验选择样品溶液体积为100 mL。

2．3 干扰试验
按试验方法对5.0 μg·L-1钴标准溶液进行干扰测定,当相对误差不超过±7%时,下列共存离子不干扰测定:5 000倍的Na+、K+、Ca2+、Mg2+、NO3-、SO42-、Cl-、CHOOCH-,500倍的Hg2+,50倍的Al3+、Fe3+、Mn2+(需加40 g·L-1氟化钠溶液5 mL和100 g·L-1三乙醇胺溶液4 mL掩蔽)、Cd2+、Pb2+(需加100 g·L-1硫代硫酸钠溶液5 mL掩蔽),30倍的Cu2+(需加100 g·L-1硫脲溶液5 mL 掩蔽),5倍的Ni2+、Zn2+(试验所用实际样品中Ni2+和Zn2+的质量浓度均小于5 μg·L-1,故不干扰测定)。

2．4 标准曲线与检出限
按试验方法对钴标准溶液系列进行测定,结果表明:钴离子的质量浓度在0.2～3.0
μg·L-1和3.0～10.0 μg·L-1范围内与吸光度呈线性关系,线性回归方程分别为
y=0.030 6 x+0.003 4,y=0.011 49 x+0.059 34,相关系数分别为0.997 5,0.996 9。

采用水为空白溶液测定7次,按3倍标准偏差除以标准曲线斜率计算方法的检出限(3s/k)为0.093 μg·L-1。

2．5 样品分析
采集某池塘水样,收集于用硝酸溶液预洗的塑料容器中。

所有的水样经0.22 μm的混合纤维素膜过滤,除去悬浮物。

取池塘水100 mL,按试验方法测定钴的含量。

同
时做加标回收试验,结果见表1。

取6片维生素B12药片(每片含有维生素B12 0.25 g),研磨成粉末状。

称取粉末
0.642 0 g置于25 mL烧杯中,加入硝酸8 mL和高氯酸2 mL,加热消解至样品近干。

随后逐滴加入硝酸,直至消解物变得接近于无色或浅黄色。

将消解物用水溶解并定
容至50 mL,按相同步骤处理空白样品(不加维生素B12药片)。

移取维生素B12消解液20.00 mL,利用ICP-AES测定其中的钴含量,移取维生素B12消解液1.50 mL,用水稀释至100 mL,按试验方法测定钴的含量,同时做加标回收试验,结果见表1。

另取维生素B12药片样品,分别采用上述两种方法各测定3次。

ICP-AES测定结果分别为7.71,7.63,7.79 mg·kg-1,本法测定结果分别为7.94,7.94,7.63 mg·kg-1。

测定的平均含量和标准偏差依次为(7.71±0.08) mg·kg-1,(7.84±0.18) mg·kg-1,其误差为0.13 mg·kg-1。

本工作通过对试验条件的选择和优化,建立了痕量钴的膜富集-漫反射光谱法。

方法简单、快速、准确度好、精密度高、选择性较好,可用于池塘水和维生素B12药片中痕量钴的测定。

* 联系人。

E-mail:******************.cn
【相关文献】
[1] RIBEIRO A S, VIEIRA M A, DA SILVA A F, et al. Determination of cobalt in biological samples by line-source and high-resolution continuum source graphite furnace atomic absorption spectrometry using solid sampling or alkaline treatment[J]. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 2005,60:693-698．
[2] TSALEV D, ZAPRIANOV Z. Atomic absorption in occupational and environmental health practice, analytical aspects and health significance[M]. Boca Raton FL: CRC Press, 1983．
[3] BRATTER P, SCHRAMEL P. Trace element analytical chemistry in medicine and biology[M]. Berlin: Walter de Gruyter, 1980．
[4] 侯晋.高压消解-火焰原子吸收光谱法测定大米中痕量铅铬镉镍和钴[J].理化检验-化学分册, 2003,39(1):37-41．
[5] BAZZI A, NRIAGU J O, LINDER A M, et al. Determination of toxic and essential elements in chil dren′s blood with inductively coupled plasma-mass spectrometry[J]. Journal of Environmental Monitoring, 2008,10:1226-1232．
[6] IOANNIDOU M, ZACHARIADIS G, ANTHEMIDIS A, et al. Direct determination of toxic trace metals in honey and sugars using inductively coupled plasma atomic emission spectrometry[J]. Talanta, 2005,65:92-97．
[7] CIFTCI H. Determination of cobalt in some plants by reversed-phase high performance liquid chromatography[J]. Asian Journal of Chemistry, 2008,20(4):3025-3032．
[8] 孙家娟,白育伟,刘彬,等.1-(5-硝基-2-吡啶偶氮)-2,7-萘二酚吸光光度法测定微量钴[J].理化检验-化学分册, 2001,37(9):394-396．
[9] HILL A A, LIPERT R J, FRITZ J S, et al. A rapid, simple method for determining formaldehyde in drinking water using colorimetric-solid phase extraction[J]. Talanta, 2009,77:1405-1408．
[10] IQBAL J, YIN Chang-hai, GENG Jin-pei, et al. Ultra-sensitive spectrophotometric determination of nickel after complexation and membrane filtration[J]. Microchim Acta, 2012,177:195-200．
[11] GAZDA D B, FRITZ J S, PORTER M D, et al. Determination of nicke l(Ⅱ) as the nickel dimethylglyoxime complex using colorimetric solid phase extraction[J]. Analytica Chimica Acta, 2004,76:4881-4887．
[12] TAKAHASHI Y, KASAI H, NAKANISHI H, et al. Test strips for heavy-metal ions fabricated from nanosized dye compounds[J]. Angewandte Chemie, 2006,45:913-916．[13] YIN Chang-hai, IQBAL J, HU Hui-lian, et al. Sensitive determination of trace mercury by UV-visible diffuse reflectance spectroscopy after complexation and membrane filtration-enrichment[J]. Journal of Hazardous Materials, 2012,233/234:207-212．
[14] DOLGIN B, BULATOV V, JAPAROV J, et al. Quantification of trace metals in water using complexation and filter concentration[J]. Talanta, 2010,81:1482-1488．。