一种水溶液中铅离子、镉离子和铜离子的富集方法

1.本发明属于富集萃取技术领域，尤其适用于水溶液中铅离子、镉离子和铜离子的富集方法。


背景技术：

2.铅离子、镉离子和铜离子属于重金属离子，是一种环境持久性污染，具有致癌、致畸、致突变的特性。我国是受重金属污染较为严重的国家，对环境中重金属含量及形态进行精确测定是分析化学工作者所面临的重要任务。而环境样品中重金属常以微量形式存在，不宜直接测定，通常需要经过样品富集后方可以进行检测。
3.液液萃取是一种常用的重金属离子富集方法，常规的萃取方法需要络合剂和萃取剂，此方法对重金属离子的富集起到积极作用，但处理成本较高，处理流程复杂。因此，亟需寻求更加有效的方法来富集重金属离子。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题在于提供一种水溶液中铅离子、镉离子和铜离子的高效、快速的富集方法。发明人实验发现，氧化型谷胱甘肽溶液(ph 2～4)与乙腈/四氢呋喃的混合液以一定的比例混合之后，能形成互不相溶的上下两相，底相的体积不到原水溶液体积的1/100，且能将铅离子、镉离子和铜离子等重金属离子高效富集在底相中。有鉴于此，本专利提供了一种水溶液中铅离子、镉离子和铜离子的高效、快速的富集方法，包括以下步骤：
5.(1)将样品水溶液与乙腈/四氢呋喃有机溶剂混合，形成均相溶液；
6.(2)用盐酸或氢氧化钠溶液将均相溶液ph调节为2～4；
7.(3)向均相溶液中加入氧化型谷胱甘肽水溶液，摇匀，静置60min或3000转/分离心10min后，形成互不相溶的上下两相；
8.(4)收集底相；
9.优选的，所述乙腈/四氢呋喃混合物中乙腈：四氢呋喃的体积比为0:1～1:0。
10.优选的，所述样品水溶液与所述有机溶剂的体积比为(0.1～0.3):1。
11.优选的，所述氧化型谷胱甘肽水溶液与所述有机溶剂的体积比为(0.01～0.03):1。
12.优选的，所述氧化型谷胱甘肽水溶液中氧化型谷胱甘肽的浓度为50～100mmol/l。
13.优选的，所述样品水溶液中铅离子、镉离子和铜离子的浓度≤25μg/ml。
14.本发明提供的富集方法效率高，回收率介于86.83％～96.51％之间，更重要的是，相比于传统的萃取方法，本发明中氧化型谷胱甘肽同时扮演了络合剂和相分离试剂的角色，使萃取过程更简便、快速。
附图说明
15.图1氧化型谷胱甘肽富集铅离子、镉离子和铜离子的过程：(a)澄清的水-乙腈/四
氢呋喃体系，(b)加入氧化型谷胱甘肽后变浑浊，(c)离心后形成底相(黑色方框中为新形成的底相，c右上方为方框的放大图)。
具体实施方式
16.本技术提供了一种水溶液中铅离子、镉离子和铜离子的高效、快速的富集方法，其步骤包括：将样品水溶液与乙腈/四氢呋喃有机溶剂混合，形成均相溶液，然后向此均相溶液中加入氧化型谷胱甘肽水溶液(ph 2～4)，摇匀，静置60min或3000转/分离心10min后收集底相完成富集。所述乙腈/四氢呋喃混合物中乙腈：四氢呋喃的体积比为0:1～1:0；所述样品水溶液与所述有机溶剂的体积比为(0.1～0.3):1；所述氧化型谷胱甘肽水溶液与所述有机溶剂的体积比为(0.01～0.03):1；所述氧化型谷胱甘肽水溶液中氧化型谷胱甘肽的浓度为50～100mmol/l；所述样品水溶液中铅离子、镉离子和铜离子的浓度≤25μg/ml。
17.下面结合实施例对本发明提供的方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
18.下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径购得。
19.实施例1、富集条件1
20.将1ml含浓度各为6.25μg/ml cd
2+
、pb
2+
、cu
2+
离子的混合溶液加入到10ml乙腈中，摇匀之后形成均相澄清的溶液(图1a)；向均相溶液中加入0.1ml 200mmol/l氧化型谷胱甘肽水溶液(ph 2)，涡旋震荡1min使氧化型谷胱甘肽与离子充分反应，体系呈浊状(图1b)。置于离心机中，3000转/分转速下离心10min，使发生相分离，上层为均匀澄清溶液，下层为含高浓度离子及氧化型谷胱甘肽富集相(后文称底相)，经测量底相体积约9μl(图1c)。弃置上相，使用移液枪提取底相。
21.实施例2、底相消解
22.将底相用三次蒸馏水稀释至2ml，转移到洗净的30ml聚四乙烯消解罐(西安仪器厂)，向罐中分别加入2ml浓硝酸和2ml 30％过氧化氢，放入烘箱中，程序升温至180℃的消解3小时后自然冷却，然后将消解后的样品溶液用三次水稀释至50ml。
23.实施例3、测量
24.将实施例2中稀释后的样品消解液用电感耦合等离子体-原子发射光谱法进行测量，使用的仪器为spectro arcos eop(spectro analytical instruments gmbh)，操作条件：功率，1.28kw，冷却剂流量、辅助流量和雾化器流量分别设置为13、0.8和0.8l/min。波长设置：cd,228.802nm；pb,220.353nm；cu,324.754nm。将测量到的结果与原溶液中的离子浓度进行对比，计算出富集的回收率(见表1)。
25.实施例4、富集条件2
26.将3ml含浓度各为0.005μg/ml cd
2+
、pb
2+
、cu
2+
离子的混合溶液加入到10ml乙腈:四氢呋喃＝3:1的混合有机溶剂中，摇匀之后形成均相溶液；向均相溶液中加入0.3ml 50mmol/l氧化型谷胱甘肽水溶液(ph 4)，涡旋震荡1min使氧化型谷胱甘肽与离子充分反应，体系呈浊状。置于离心机中，3000转/分转速下离心10min，使发生相分离，上层为均匀澄清溶液，下层为含高浓度离子及氧化型谷胱甘肽富集相，经测量底相体积约6μl。弃置上相，使用移液枪提取底相。
27.底相消解条件同实施例2，测量条件同实施例3，富集的回收率见表1。
28.实施例5、富集条件3
29.将1ml含浓度各为25μg/ml cd
2+
、pb
2+
、cu
2+
离子的混合溶液加入到10ml四氢呋喃中，摇匀之后形成均相溶液；向均相溶液中加入0.15ml 100mmol/l氧化型谷胱甘肽水溶液(ph 3.5)，涡旋震荡1min使氧化型谷胱甘肽与离子充分反应，体系呈浊状。静置60min，使发生相分离，上层为均匀澄清溶液，下层为含高浓度离子及氧化型谷胱甘肽富集相，经测量底相体积约8μl。弃置上相，使用移液枪提取底相。
30.底相消解条件同实施例2，测量条件同实施例3，富集的回收率见表1。
31.表1不同富集条件的回收率
[0032][0033]
以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的专业技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种水溶液中铅离子、镉离子和铜离子的富集方法，包括以下步骤：(1)将样品水溶液与有机溶剂混合，形成均相溶液；(2)用盐酸或氢氧化钠溶液将均相溶液ph调节为2～4；(3)向均相溶液中加入氧化型谷胱甘肽水溶液，摇匀，静置60min或3000转/分离心10min后，形成互不相溶的上下两相；(4)收集底相；所述有机溶剂为乙腈/四氢呋喃混合物。2.根据权利要求1所述的富集方法，其特征在于，所述乙腈/四氢呋喃混合物中乙腈：四氢呋喃的体积比为0:1～1:0。3.根据权利要求1所述的富集方法，其特征在于，所述样品水溶液与所述有机溶剂的体积比为(0.1～0.3):1。4.根据权利要求1所述的富集方法，其特征在于，所述氧化型谷胱甘肽水溶液与所述有机溶剂的体积比为(0.01～0.03):1。5.根据权利要求1所述的富集方法，其特征在于，所述氧化型谷胱甘肽水溶液中氧化型谷胱甘肽的浓度为50～200mmol/l。6.根据权利要求1所述的富集方法，其特征在于，所述样品水溶液中铅离子、镉离子和铜离子的浓度≤25μg/ml。

技术总结
本申请提供了一种水溶液中铅离子、镉离子和铜离子的高效、快速的富集方法，其步骤包括：将样品水溶液与乙腈/四氢呋喃有机溶剂混合，形成均相溶液，然后向此均相溶液中加入氧化型谷胱甘肽水溶液(pH 2～4)，摇匀，静置60min或3000转/分离心10min后收集底相完成富集。本方法操作简便，富集效率高。富集效率高。富集效率高。


技术研发人员：秦卫东 唐湛秋
受保护的技术使用者：北京师范大学
技术研发日：2023.07.12
技术公布日：2023/10/15