荧 光 淬 灭 法 测 定 模 拟 废 水 与 芹 菜 中 的 微 量 镍 1 熊 海 涛 ( 陕 西 理 工 学 院 化 学 学 院, 汉 中 7231) 摘 要 : 在 HAc-NaAc 缓 冲 溶 液 中, 镍 ( Ⅱ ) 对 诺 氟 沙 星 的 荧 光 强 度 有 明 显 的 淬 灭 作 用, 据 此 建 立 了 一 种 测 定 镍 ( Ⅱ) 含 量 的 荧 光 光 谱 法 在 优 化 实 验 条 件 下, 其 荧 光 淬 灭 强 度 与 镍 ( Ⅱ ) 的 浓 度 在 5. 1-7 ~1. 1-5 mol/l 范 围 内 呈 良 好 的 线 性 关 系, 检 出 限 为 2.1 1-7 mol/l, 相 对 标 准 偏 差 为 2.1% (c=4. 1-6 mol/l,n=11) 该 方 法 已 成 功 应 用 于 模 拟 废 水 与 芹 菜 样 中 镍 ( Ⅱ ) 含 量 测 定, 回 收 率 在 99.6%~18.8% 之 间 关 键 词 : 镍 (Ⅱ); 诺 氟 沙 星 ; 荧 光 淬 灭 ; 模 拟 废 水 样 ; 芹 菜 中 图 分 类 号 :TS211.7;O657.39 文 献 标 志 码 : A Fluorescence quenching method for the determination of Trace Nickelin in Simulated Wastewater and Celery Samples Haitao Xiong (College of chemistry, Shaanxi University of Techonology, Hanzhong 7231) Abstract: In buffer solution of acetic acid with sodium acetate, based on obvious quenching effect of nickel (II) on the fluorescent intensity of norfloxacin, a fluorescent spectral method for the determination of trace nickel was developed. Under the optimal experiment conditions, the fluorescent quenching strength responded linearly with nickel (Ⅱ) concentration in 5. 1-7 ~1. 1-5 mol/l with a detection limit of 2.1 1-7 mol/l. The relative standard deviation was 2.1% (c=4. 1-6 mol/l,n=11). This method has been successfully applied to the determination of nickel(Ⅱ) in simulated wastewater and celery samples, and the recovery was between 99.6% and 18.8%. Keywords: Nickel (II); Norfloxacin; Fluorescence Quenching; Simulated Wastewater; Celery 引 言 镍 在 自 然 界 分 布 很 广, 是 人 体 必 需 的 生 命 元 素, 但 过 量 的 镍 会 对 人 体 造 成 危 害, 如 大 量 口 服 时 会 出 现 呕 吐 腹 泻 急 性 胃 肠 炎 和 齿 龈 炎, 长 期 接 触 能 使 头 发 变 白, 全 身 中 毒, 导 致 肺 肝 脑 等 损 害, 甚 至 致 癌 因 此, 对 于 镍 的 测 定 与 控 制 也 是 非 常 有 必 要 目 前, 测 定 镍 (Ⅱ) 的 主 要 方 法 有 滴 基 金 项 目 : 陕 西 省 自 然 科 学 基 金 (21JM716(1)) 通 讯 作 者 简 介 : 熊 海 涛 (1979 ), 男, 讲 师, 硕 士, 主 要 从 事 光 谱 分 析 与 电 化 学 分 析 E-mail:xionght@snut.edu.cn 1
定 法 [1] 光 度 法 [2-5] 原 子 吸 收 光 谱 法 [6-8] 电 感 耦 合 等 离 子 体 原 子 发 射 光 谱 法 [9-11] 电 化 学 分 析 法 等 [12-15] 但 是 上 述 各 方 法 中, 前 两 者 的 分 析 灵 敏 度 较 低, 而 后 几 种 则 是 操 作 较 繁 琐 且 费 时 因 此, 限 制 了 其 进 一 步 应 用 而 荧 光 光 谱 分 析 法 具 有 较 高 的 灵 敏 度, 己 成 为 一 种 重 要 且 有 效 的 光 谱 化 学 分 析 手 段, 且 已 应 用 于 药 物 分 析 免 疫 分 析 矿 物 分 析 环 境 监 测 临 床 医 药 生 命 科 学 等 方 面, 利 用 该 法 对 于 镍 的 测 定 也 有 报 道 [16-19] 本 文 研 究 了 在 酸 性 条 件 下, 镍 与 诺 氟 沙 星 进 行 反 应 可 以 使 诺 氟 沙 星 的 荧 光 强 度 淬 灭, 且 荧 光 淬 灭 程 度 与 镍 (Ⅱ) 的 浓 度 在 一 定 范 围 内 呈 现 良 好 的 线 性 关 系, 而 建 立 了 一 种 简 单 快 速 测 定 模 拟 废 水 与 芹 菜 样 品 中 镍 (Ⅱ) 含 量 的 荧 光 光 谱 法 1 实 验 部 分 1.1 材 料 仪 器 与 试 剂 菠 菜 样 品 ( 购 自 当 地 批 发 市 场 ); 雷 磁 PHS-3C 精 密 ph 计 ( 上 海 精 密 科 学 仪 器 有 限 公 司 );F-46 荧 光 光 度 计 ( 日 本 日 立 公 司 ); 诺 氟 沙 星 储 备 液 (1.4 1-3 mol/l): 准 确 称 取.4523g 诺 氟 沙 星 于 5mL 烧 杯 中, 用 水 充 分 溶 解 后 过 滤, 倾 去 前 1mL 溶 液, 取 后 续 液 1mL 于 ml 容 量 瓶 中 定 容, 用 时 稀 释 至 所 需 浓 度 ; 镍 (Ⅱ) 标 准 储 备 液 (.1moL/L): 准 确 称 取 NiSO 4 固 体.266g 于 烧 杯 中, 用 少 量 水 溶 解, 然 后 移 入 ml 容 量 瓶 中 稀 释 至 刻 度 后 摇 匀, 用 时 逐 级 用 水 稀 释 至 所 需 浓 度 ; HAc-NaAc 缓 冲 溶 液 : 按 比 例 配 成 ph=6 的 缓 冲 溶 液 ; 所 用 水 均 都 为 去 离 子 水 1.2 试 验 方 法 分 别 在 两 个 ml 容 量 瓶 中 加 入 相 同 量 的 诺 氟 沙 星 与 酸, 然 后 在 一 个 容 量 瓶 中 加 入 一 定 量 的 镍 (Ⅱ) 溶 液, 另 一 个 不 加 入, 用 缓 冲 溶 液 稀 释 至 刻 度 线, 摇 匀, 在 室 温 下 静 至 2 分 钟 后, 以 298nm 为 激 发 波 长,448nm 为 发 射 波 长 测 定 未 加 镍 溶 液 的 荧 光 值 F 和 试 样 的 荧 光 值 F, 计 算 其 荧 光 淬 灭 值 F=(F - F), 以 相 对 荧 光 强 度 对 镍 (Ⅱ) 离 子 浓 度 作 图, 以 此 对 镍 离 子 来 定 量 2 结 果 与 讨 论 2.1 诺 氟 沙 星 的 荧 光 光 谱 图 选 用 不 同 的 体 系 在 15 下 对 诺 氟 沙 星 的 荧 光 光 谱 性 质 进 行 了 考 察, 分 别 对 加 入 镍 (1. 1-6 mol/l) 酸 (1. 1-5 mol/lhcl) 前 后 诺 氟 沙 星 (1. 1-5 mol/l) 的 荧 光 强 度 进 行 测 定 ( 结 果 见 图 1 和 图 2) 由 图 上 可 以 看 出 : 在 酸 性 介 质 中, 当 加 入 一 定 量 的 镍 (Ⅱ) 后, 诺 氟 沙 星 的 荧 光 强 度 会 出 现 明 显 的 淬 灭, 且 激 发 和 发 射 波 长 基 本 不 变 ( 诺 氟 沙 星 的 最 大 激 发 波 长 / 最 大 发 射 波 长 =298nm/448nm), 这 与 文 献 报 道 基 本 一 致 [2] 2
1 1(EX) 9 8 7 6 5 4 3 2 2 3 4 5 6 nm 4 1(EX) 3 2 2 3 4 5 6 1(EX) 5 4 3 2 nm 2 3 4 5 6 nm 9 8 7 6 5 4 3 2 (1) 诺 氟 沙 星 (2) 诺 氟 沙 星 + 镍 + 酸 (3) 诺 氟 沙 星 + 镍 1(EM) 3 4 5 6 (1) 诺 氟 沙 星 2.2 ph 与 缓 冲 溶 液 的 选 择 图 1 荧 光 激 发 光 谱 Fig.1 Fluorescence Excitation Spectrum 3 2 1(EM) nm 3 4 5 6 nm (2) 诺 氟 沙 星 + 镍 + 酸 图 2 荧 光 发 射 光 谱 Fig.2 Fluorescence Emission Spectrum 7 6 5 4 3 2 1(EM) 3 4 5 6 nm (3) 诺 氟 沙 星 + 镍 用 硫 酸 与 氢 氧 化 钠 配 制 不 同 ph 值 的 溶 液 对 诺 氟 沙 星 - 镍 (Ⅱ) 反 应 体 系 进 行 荧 光 强 度 测 定, 结 果 发 现 : 在 ph 为 6 时 体 系 的 F( 荧 光 淬 灭 强 度 ) 达 到 最 大 ( 如 图 3 所 示 ) 接 着, 进 一 步 考 察 了 HAc-NaAc 混 合 磷 酸 盐 六 亚 基 次 四 胺 HAc-KCl 缓 冲 溶 液 对 F 的 影 响, 发 现 在 HAc-NaAc 的 缓 冲 溶 液 中 F 最 大 且 比 较 稳 定, 故 在 下 述 的 反 应 体 系 中 均 选 取 ph=6. 的 HAc-NaAc 缓 冲 溶 液 F 9 8 7 6 5 4 3 2 2 4 6 8 1 ph 图 3 ph 值 对 荧 光 淬 灭 强 度 的 影 响 Fig.3 The effect of the ph value on fluorescence quenching intensity C NF =1. 1-5 mol/l; C Ni2+ =1. 1-6 mol/l; T=15 ; t=2min; 3
2.3 诺 氟 沙 星 最 佳 浓 度 的 选 择 为 了 考 查 诺 氟 沙 星 浓 度 对 选 定 体 系 F 的 影 响, 分 别 在 ml 容 量 瓶 中 加 入 诺 氟 沙 星 标 准 液 2. 5. 1. 15. 2. 25. 3.mL, 同 时 各 加 入 1.mL 的 镍 标 准 溶 液 (.1moL/L), 定 容 后 测 定 其 荧 光 强 度 发 现 诺 氟 沙 星 用 量 较 少 时, 产 生 的 荧 光 淬 灭 比 较 低, 当 诺 氟 沙 星 浓 度 增 加 到 一 定 浓 度 时, 荧 光 淬 灭 强 度 增 大 至 最 大 值 后, 继 续 增 大 其 浓 度 会 略 有 减 小 ( 如 图 4 所 示 ), 故 选 择 诺 氟 沙 星 的 最 佳 浓 度 为 2.83 1-4 mol/l 12 8 F 6 4 2.1.2.3.4.5 诺 氟 沙 星 的 浓 度 C/mol/L 图 4 诺 氟 沙 星 浓 度 对 荧 光 淬 灭 强 度 的 影 响 Fig. 4 The effect of norfloxacin concentration on fluorescence quenching intensity HAc-NaAc 溶 液 :ph=6.; C Ni2+ =1. 1-6 mol/l; T=15 ; t=2min; 2.4 最 佳 反 应 温 度 的 选 择 在 上 述 所 选 定 的 条 件 下, 测 定 不 同 温 度 下 诺 氟 沙 星 与 镍 (Ⅱ) 反 应 后 的 荧 光 淬 灭 强 度 ( 如 图 5 所 示 ) 从 图 5 上 可 以 看 出 : 本 文 选 定 的 反 应 体 系 的 荧 光 淬 灭 强 度 随 着 反 应 温 度 的 升 高 而 显 著 下 降, 而 在 15 下 诺 氟 沙 星 的 荧 光 淬 灭 程 度 比 较 强 且 比 较 稳 定 所 以, 本 文 选 择 室 温 (15 ) 条 件 下 进 行 测 定 12 8 F 6 4 2 1 2 3 4 5 T 图 5 温 度 对 荧 光 淬 灭 强 度 的 影 响 Fig.5 The effect of temperature on fluorescence quenching intensity HAc-NaAc 溶 液 :ph=6.; C NF =1. 1-5 mol/l; C Ni2+ =1. 1-6 mol/l; t=2min; 2.5 时 间 的 选 择 4
为 了 考 察 反 应 时 间 对 荧 光 淬 灭 强 度 的 影 响, 在 5-35min 之 间 每 隔 5min 测 定 诺 氟 沙 星 与 镍 (Ⅱ) 反 应 后 的 荧 光 强 度 ( 如 图 6 所 示 ) 研 究 发 现 : 当 反 应 25 分 钟 后 荧 光 淬 灭 值 达 到 最 大, 且 基 本 保 持 不 变, 所 以 选 择 最 佳 反 应 时 间 为 25min F 12 11 9 8 7 6 5 1 2 3 4 t 2.6 工 作 曲 线 相 关 系 数 与 检 出 限 图 6 时 间 对 荧 光 淬 灭 强 度 的 影 响 Fig.6 The effect of the time on fluorescence quenching intensity HAc-NaAc 溶 液 :ph=6.; C NF =1. 1-5 mol/l; C Ni2+ =1. 1-6 mol/l; T=15 ; 在 选 定 的 最 佳 实 验 条 件 下, 镍 的 浓 度 在 5. 1-7 ~1. 1-5 mol/l( 即.133μg/mL~2.66μg/mL) 范 围 内 与 诺 氟 沙 星 的 荧 光 淬 灭 强 度 ( F) 呈 良 好 的 线 性 关 系, 线 性 回 归 方 程 为 F =26.482C( 1 6 )+69.512, 相 关 系 数 r 为.9963, 同 时 对 4. 1-6 mol/l 的 镍 溶 液 进 行 11 次 平 行 测 定, 其 标 准 偏 差 为 1.5% 根 据 IUPAC 建 议, 计 算 得 方 法 的 检 出 限 为 2.1 1-7 mol/l 2.7 干 扰 试 验 在 优 化 的 实 验 条 件 下, 选 定 镍 的 浓 度 为 1. 1-6 mol/l 进 行 干 扰 试 验 的 测 定, 当 相 对 误 差 <±5% 时, 研 究 一 些 常 见 的 金 属 离 子 对 荧 光 强 度 测 定 的 影 响 结 果 发 现 : 加 入 倍 的 K + Na + Mg 2+ ; 倍 的 Ca 2+ Cu 2+ Ba 2+ 和 1 倍 的 Cd 2+ Al 3+ Zn 2+ 等, 几 乎 不 干 扰 测 定 结 果 2.8 样 品 测 定 与 回 收 率 试 验 模 拟 废 水 的 配 制 : 根 据 干 扰 试 验, 将 一 定 量 1. 1-3 mol/l NiSO 4 溶 液 加 入 到 含 有 一 定 浓 度 的 Ca 2+ Cu 2+ Ba 2+ Cd 2+ Al 3+ 及 Zn 2+ 的 混 合 溶 液 中, 用 去 离 子 水 稀 释 至 25.mL, 此 时 各 种 共 存 组 分 的 浓 度 均 为 最 大 允 许 量 按 试 验 方 法 (1.2) 对 模 拟 废 水 中 镍 (Ⅱ) 进 行 测 定, 并 与 电 感 耦 合 等 离 子 体 原 子 发 射 法 做 对 比, 同 时 做 加 标 回 收 试 验 ( 测 定 如 表 1 所 示 ); 另 外, 取 新 鲜 芹 菜 洗 净 后 切 碎, 烘 干, 用 粉 碎 机 将 其 粉 碎, 过 8 目 的 筛 子, 接 着 分 别 称 取 芹 菜.2489 g(1 # ).58g(2 # ) 于 两 个 小 烧 杯 中, 并 各 加 入 体 积 比 为 5:1 的 硝 酸 与 高 氯 酸 的 混 合 酸 25.mL, 静 置 24 小 时 后 将 其 加 热, 待 沉 淀 完 全 溶 解, 至 此 消 解 完 全 ( 若 有 絮 状 沉 淀, 可 滴 加 几 滴 3% 的 H 2 O 2 ), 将 此 溶 液 转 移 至 25mL 容 量 瓶 中, 用 去 离 子 水 稀 释 至 刻 度, 接 着 进 行 测 定 ( 结 果 见 表 2) 5
表 1 模 拟 废 水 样 品 中 镍 含 量 测 定 与 回 收 率 实 验 Tab1 Analytical results of nickel in simulated wastewater sample s and the standard recovery test 样 品 本 法 测 得 值 原 子 发 射 法 加 入 镍 量 测 得 总 量 回 收 率 RSD 编 号 (mol/l) (mol/l) (mol/l) (mol/l) (%) (%) 1 4.39 1-6 4.5 1-6 1.12 1-6 5. 47 1-6 99.6 3.1 2 6.63 1-6 5.927 1-6 4.41 1-6 1.12 1-5.4 1.9 表 2 芹 菜 样 品 中 镍 含 量 测 定 与 回 收 率 实 验 Tab2 Analytical results of nickel in celery sample s and the standard recovery test 样 品 测 得 值 原 子 发 射 法 实 际 含 量 加 入 镍 量 测 得 总 量 回 收 率 RSD 编 号 (mol/l) (mol/l) (µg/g) (mol/l) (mol/l) (%) (%) 1 # 1.239 1-7 1.178 1-7.734 1.12 1-7 2.271 1-7 12. 2.8 2 # 2.51 1-7 2.433 1-7.7327 1.12 1-7 3.62 1-7 18.8 2.4 从 表 1 与 表 2 中 可 以 看 出 : 各 模 拟 水 样 与 芹 菜 样 品 测 定 的 平 均 回 收 率 在 99.6%~18.8% 之 间, 而 相 对 标 准 偏 差 均 小 于 5%, 与 电 感 耦 合 等 离 子 体 原 子 发 射 法 测 定 相 比, 结 果 基 本 一 致, 这 说 明 本 文 建 立 的 方 法 具 有 较 好 的 准 确 度 和 精 密 度 3 总 结 本 文 在 ph=6. 的 HAc-NaAc 缓 冲 溶 液 中, 研 究 了 镍 (Ⅱ) 对 诺 氟 沙 星 荧 光 强 度 的 影 响, 建 立 起 了 荧 光 淬 灭 法 测 定 镍 (II) 的 新 方 法, 其 线 性 范 围 为 5. 1-7 ~1. 1-5 mol/l, 线 性 相 关 系 数 为.9963 本 方 法 分 析 速 度 快, 准 确 度 较 高, 适 用 于 对 微 量 镍 测 定 参 考 文 献 : [1] 黄 莘 华. EDTA 络 合 滴 定 法 直 接 测 定 记 忆 合 金 中 镍 和 钛 [J]. 理 化 检 验 - 化 学 分 册, 27, 43(4):327-328. [2] 王 洪 福, 张 素 兰, 苏 智 先 等. 2,3,7- 三 羟 基 -9- 水 杨 基 荧 光 酮 催 化 动 力 学 光 度 法 测 定 痕 量 镍 (Ⅱ)[J]. 分 析 试 验 室,211, 6
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