方波溶出伏安法测定头发中锌的含量

收稿日期:2006-07-18

作者简介:汪洋(1962-),男,江苏如皋人,商丘职业技术学院高级教师,主要从事应用化学教学与研究.文章编号:1671-8127(2007)05-0068-04

方波溶出伏安法测定头发中锌的含量

汪　洋,张向前

(商丘职业技术学院,河南商丘476000)

摘　要:在pH =6.00的乙二胺-盐酸缓冲溶液中,采用铋膜电极做工作电极,饱和甘汞电极为参比电极,铂为

辅助电极,测定头发样品中的锌的含量.结果:方波溶出伏安法的灵敏度高,线性范围较宽,因此该方法是一种灵敏

度和正确度较高的测定微量锌含量的方法,且操作方便快捷,仪器装置简单,价格低廉,适合测量人发中锌的微量

含量.

关键词:头发样品;铋膜电极;锌

中图分类号:O65 文献标识码:A

人体的微量元素是维持人体生命活动的必要物质,在人体内具有重要的生理功能和营养作用.人发作为人体组织的一部分,其中元素含量能反映人体内微量元素运动变化的平均水平及累计情况.人发一经生长出来,其中的微量含量是基本稳定的,具有较好的分析重现性,对人发中微量元素进行测定分析,并对所

得大量数据进行分析研究,对于了解人体内微量元素与各种疾病之间的联系有积极的作用[1].虽然微量元

素在体内含量甚微,却具有高度的生物活性,对维护机体正常代谢及生命活动至关重要.头发和血液中的测定在反映体内这些元素营养状态中的作用各有侧重,血液中的锌含量测定对临床诊断短期内这些元素缺乏和近期疗效评价较为灵敏,而头发是人体的终末排泄器官,测定头发中的锌可以反映机体内这些微量元素和矿物质在过去数周及数月中的营养状况和代谢变化.因此,对长期或慢性因素引起的这些元素缺乏的临

床诊断尤为可靠[2].

到目前为止,已经报道了许多测定头发中微量元素的方法,有石墨炉分光光谱法、分光光度法、原子吸收法,还有一些电位溶出法;当使用电位溶出法时,有时所用的试剂选择性较差,用于某些复杂样品分析时,

常借用一些适当的分离富集手段以消除干扰;分光光度法是国内外的标准方法,但它的操作烦琐[3],引入试

剂多,测定时易造成污染;原子吸收法仪器昂贵,分析成本高、不易于普及;电位化学方法的方波溶出伏安法并不多见,有分辨高、重现性好、灵敏度和正确度都较好,且简单快捷、易于掌握、仪器装置简单、价格廉价、

操作方便等优点[4].

1　实验原理

方波溶出伏安法的测定分为电积和溶出两个基本过程,电积过程是用其要测的金属离子控制电位(电解的方法富集于工作电极上,使电极表面金属浓度相当大),然后电位扫描预测物质从电极上溶出,进入溶液,记录溶出过程的I -e 曲线进行分析的方法.富集与溶出全过程可表示为:

Me +ne +B i ==Me (B i )

在富集沉积阶段,溶液应进行搅拌,以提高工作电极表面的富集量;在平衡阶段,溶液应停止搅拌,使溶液充分静止,以使在溶出过程得到纯的扩散电流;在溶出阶段,富集在电极表面的欲测物质氧化为离子,重新进入溶液,进行电位扫描,并得到溶出峰,以此进行定量分析.

2　实验部分

2.1　主要试剂

1.000ug/L 锌标液:称取1.000g 高纯锌(99.99%,)以适量的盐酸溶解,用蒸馏水定量至1L,用时稀释2007年第5期第6卷(总第32期)　商丘职业技术学院学报JOURNAL OF SHANG Q I U VOC ATI O NAL AND TECHN I CAL C OLLEGE Vol .6,No .5Oct .,2007　

到所需的浓度;100mg/L铋溶液:称取0.1000g硝酸铋,用蒸馏水定容至1L,用时稀释至50mg/L;缓冲溶液:

用乙二胺和盐酸配制成pH=6.0的缓冲溶液;水为蒸馏水再经阴阳离子交换柱处理.所有器皿均经稀硝酸

浸泡.

2.2　玻碳电极的处理

把玻碳电极处理干净,得到一平滑、光洁和新鲜的电极表面,用铁氰化钾测量循环伏安图,测量合格即

冲洗干净,红外灯烘干.把处理好的裸玻碳电极放在电极架上.(见图1)

2.3　头发样品处理

取人发样品用丙酮溶液浸泡后,用水洗净,烘干备用.取0.3g左右的样品,加高氯酸和硝酸混合液

4m l,低温作用后,再升高温度蒸发至干.加数滴8mol/L硫酸溶液,用少许重蒸馏水浸取残液置50m l容量瓶中,并用氢氧化钠溶液调节至中性,用水稀释至刻度待用.

2.4　仪器操作参数

起始电位:-1.500mV 终止电位:-1.000mV

电极时间:60s灵敏度;0.00008A/V

脉冲振幅50mV扫描速度10mV/s

脉冲宽度20m s脉冲间隔20m s

静止时间20s,电沉积的过程搅拌,溶出的过程不搅拌.

每次测试后,清洗铋膜电极,清洗电位200mV;清洗时间60s.

2.5　测定方法

取9m l的NH

-NH4Cl缓冲溶液,加入1.00m l头发样品溶液,测定锌的吸附溶出伏安峰电流I1;再于3

样品溶液中加入10m l1.00ug/L的锌标液,测得锌的吸附溶出伏安峰电流为I

.以锌的浓度C为横坐标,I1

2

%I2电流值为纵坐标做工作曲线,在工做曲线上查出峰电流对应的浓度值.

3　结果与讨论

3.1　电极的选择

取10m l pH=6.0的NH

-NH4Cl缓冲溶液于烧杯中,再加入标准锌溶液10m l,转移到50m l的容量瓶

3

中并用水稀释至刻度线.分别采用铋膜电极,汞膜电极,裸玻碳电极为工作电极,并相应的记录它们的方波

溶出伏安图.实验表明,标准的锌溶液在铋膜电极上的响应信号较传统的汞膜电极和裸玻碳电极好,且使用

铋膜电极可避免汞膜电极带来的环境污染.因此,我们选用铋膜电极测定金属锌的含量.

3.2　缓冲溶液pH的选择与电解质的影响

铋膜电极为工作电极,仪器操作参数相同,加入标准锌含量相同的条件下,分别研究了pH=6.0,pH= 6.5,pH=7.0的乙二胺-盐酸缓冲溶液的方波溶出伏安法的行为.结果表明,在以上三种不同的pH值的缓冲体系中均可产生方波溶出伏安峰,锌的标准溶液在pH=6.0的乙二胺-盐酸缓冲溶液中电流响应较大且峰型好.此溶液中加入不同量的氯化钾,使其浓度依0.001mol/L,0.00125mol/L,0.005mol/L,0.0075mol/ L,考察电解质的影响,实验表明,氯化钾的浓度为0.005mol/L时,峰电流最大.

图1　铁氰化钾测量循环伏安图 图2　酸度对方波溶出伏安峰的影响图2:a为pH=6.0,b为pH=6.5,c为pH=7.0,从图上可以看出来当pH=6.0时峰电流的值最大.仪器操作参数为:起始电位:-1.500mV;终止电位:-1.000mV;电极时间:120s;扫描速度:10mV/s.