离子液体分散液液微萃取-石墨炉原子吸收光谱法测定水中痕量镉

摘要

镉是2003年欧盟颁布的2002/95/EC号指令(RoHs法令)限制的六种有害物质之一,同时也是对人体有危害的重金属元素。因此,对镉的有效监测也越来越受到重视。传统的样品前处理技术手续繁多,操作过程冗长,分离效率不高,又要使用大量有毒有机溶剂。建立高灵敏度、选择性好、快速、低检测限、绿色的新颖富集分离方法测定水中痕量镉或其它环境样品中痕量镉的含量对环境保护具有重要的意义。
　　 离子液体具有优异的化学和热稳定性,几乎无蒸汽压,能溶解许多有机、无机及高分子化合物等,作为一种绿色溶剂正在被人们广泛认识和应用。分散液液微萃取(DLLME)是在液相微萃取的基础上发展起来的一种新型样品前处理技术,该方法使用微量萃取剂,并通过分散剂使萃取剂以微滴形式均匀分散在溶液中形成乳浊液,增大了萃取剂和样品溶液的接触面积,使目标分析物快速地萃取到萃取剂微滴中,然后通过离心使分散在溶液中的萃取剂沉积到离心管底部。该方法集采样、萃取和浓缩于一体,具有操作简单、快速、环境友好、成本低、富集倍数大、回收率高等优点,在痕量分析领域具有广阔的应用前景。石墨炉原子吸收光谱(GFAAS)进样量少、分析迅速,将DLLME与GFAAS联用可以大大降低方法的检出限。
　　 本文合成、表征了离子液体1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐,并以其作为分散液液微萃取技术的萃取剂富集水中的痕量镉的双硫腙螯合物。结合石墨炉原子吸收法,建立了一种测定水中痕量镉的新技术。主要包括五部分:
　　 一、综述了离子液体的组成、物理化学性质,介绍了离子液体在环境分析中的应用。
　　 二、阐述了分散液液微萃取技术的理论基础、操作方式和影响因素,介绍了分散液液微萃取技术在环境分析中的应用。
　　 三、采用微波间隙加热的方法合成了溴化1-己基-3-甲基咪唑盐([HMIM]Br),实验操作简单,所需设备少,几分钟即可反应完全,反应产率高达95％。经两步合成反应后最终所得的离子液体1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([HMIM]PF6)产率可达48％。采用红外光谱,核磁共振等仪器对离子液体进行了结构表征,确定了离子液体的结构。利用高效液相色谱测定了离子液体的纯度。
　　 四、建立了一种以离子液体作为萃取剂结合分散液液微萃取富集水中的痕量镉的前处理方法,然后用石墨炉原子吸收进行检测。在萃取过程中,500μL的甲醇(分散剂)含65μL的[HMIM]PF6(萃取剂)和0.00015g双硫腙(螯合剂)被迅速注射到含镉的水溶液中。浑浊液形成,在此阶段,镉与双硫腙反应,然后被萃取进入到离子液体相。经过离心分离后,[HMIM]PF6沉积到离心管底部。沉积相用石墨炉原子吸收进行检测。一些影响螯合物形成和液液微萃取的条件,例如pH,螯合剂的浓度,灰化和原子化温度,萃取剂的体积,萃取时间,盐效应都得到了最佳优化。在最佳条件下,富集倍数是77,校准曲线在10-120ng/L成线性关系,相关系数(R2)0.9975,检出限是5.2ng/L,测量9次的相对标准偏差(RSD)为3.0％。
　　 五、以离子液体[HMIM]PF6为萃取剂,应用分散液液微萃取对广工校园池塘水、大学城中心湖和自来水中的痕量镉进行富集。然后,以石墨炉原子吸收测定了这些环境水样中的痕量镉的含量,其值分别为19.1ng/L、未检出和63.5ng/L,加标回收率在91.5％-103％之间,结果满意。