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交联壳聚糖富集分离-石墨炉原子吸收光谱法测定痕量钯的研究

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第2 7卷,第3期 2 0 0 7年3月 光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis Vo1.27",No.3,pp592—594 March,2007 交联壳聚糖富集分离一石墨炉原子吸收光谱法测定痕量钯的研究 钱沙华,向罗京 ,邓红兵,肖 玫,林 翰,黎雪琴 武汉大学资源与环境科学学院,湖北武汉430079 摘要将环氧氯丙烷与壳聚糖进行交联反应制备了不溶于酸、碱的交联壳聚糖(CCTS),研究了不同pH 条件下CCTS对于Pd(Ⅱ)的吸附特性,结果表明:在pH 1~4时,吸附2O min,CCTS对Pd(Ⅱ)的吸附率 达98%以上;考察了吸附时问、试样体积、CCTS用量、共存元素等对CCTS吸附Pd(Ⅱ)的影响、吸附容量 以及Pd(Ⅱ)的脱附;探讨了吸附机理;建立了CCTS预富集分离,石墨炉原子吸收光谱(GFAAS)测定痕量 钯的新方法。该法检出限(3a, 一8)为0.143 btg・L,相对标准偏差(RSD)小于5.47 ,用于湖水和海水 中痕量钯的检测,回收率在92%~96%之问。该法还可用于钯的回收利用。 关键词交联壳聚糖;预富集;分离;钯;石墨炉原子吸收光谱法 中图分类号:0657.3 文献标识码:A 文章编号:1000—0593(2007)03—0592—03 引言 痕量钯的直接测定比较困难(尤其是在基体复杂的情况 1实验部分 1.1主要仪器及条件 下),需要在测定前预富集分离。近年来用于痕量Pd(1I)分 Mettler-Toledo Delta 320一S型pH计(梅特勒一托利多仪 器有限公司,上海)日立z一5000型偏振塞曼原子吸收分光光 度计,钯空心阴极灯,热解涂层石墨管(日本日立公司)。测 量条件:Pd分析线247.6 nrn,灯电流12 mA光谱通带0.4 nrn,进样体积20 L,氩气流量200 mL・min,原子化阶 段氩气流量30 mL・min~。石墨炉的升温程序见表1。 Table 1 Temperatnre-time program of atomization 离富集的方法有溶膜预富集0j、活性炭富集_2]、罗丹宁螫合 纤维富集 一、Te共沉淀 等。 壳聚糖(CTS)是天然生物高分子化合物甲壳素的脱乙酰 基产物,由于对许多金属离子有很强的吸附作用而被广泛用 于痕量元素的富集分离中。但是壳聚糖(CTS)在偏酸性条件 下容易流失,使它的应用受到。我们曾利用壳聚糖 (CTS)良好的反应活性,将其与环氧氯丙烷交联,制得了不 溶于酸、碱的交联壳聚糖(CCTS)。发现在酸性条件下CCTS 对贵金属有很强的吸附作用,在此基础上建立了CCTS预富 集分离一原子吸收光谱法检测痕量金 ]、铂_6](文献[6]无页) 的方法。 本文研究了交联壳聚糖对另一贵金属元素钯的吸附特 性。实验结果表明:pH为3.0,吸附2O min,CCTS对钯的 吸附率达98%以上,并且具有较大的吸附容量(饱和吸附量 约为392 mg・g )。建立了用CCI'S预富集分离、石墨炉原 子吸收光谱法(GFAAS)检测痕量Pd(1I)的方法。该法检出 限(3a, :8)为0.143 g・I 一,相对标准偏差(RSD)为 5.47 ,简便、快速,抗干扰能力强,用于湖水和海水中痕量 Pd(Ⅱ)的检测,结果满意。用GFAAS法分析样品中痕量杂 质是一种比较好的方法_7]。 1.2主要试剂 Pd标准溶液:准确称取PdCle(优级纯)0.145 8 g用2O mI (1+1)HC1溶解,定容至50 mL,得到1.75 mg・mL 钯的储备液;再移取1.75 mg・mI Pd的储备液1 mI ,稀 释成含钯35 mg・L 的储备溶液。 3O g・L 硫脲一1 盐酸溶液:准确称取硫脲(分析纯) 1.5 g用20 mL水溶解,移入50 mI 容量瓶中,加入0.42 mI 浓盐酸(分析纯),定容至5O mL。 收稿日期:2005—12—06,修订日期:2006 03—30 基金项目:国家自然科学基金项目(20277028) ̄I湖北省自然科学基金项目(2002AB059)资助 作者简介:钱沙华,女.1954年生武汉大学资源与环境科学学院教授 *通讯联系人 e-maih roking2008@hotmail.corn 维普资讯 http://www.cqvip.com

第3期 光谱学与光谱分析 593 交联壳聚糖(脱乙酰度为92 )的制备__8]:称取6.0 g可 溶性壳聚糖溶于320 mL 1%的乙酸溶液中,剧烈搅拌的同 和吸附量约为392 mg・g_。。可见CCTS对于Pd(II)的吸附 容量相当大 时,缓慢加入6 mL环氧氯丙烷,逐渐滴加5O mI 5 的氢氧 化钠,继续反应18 h,直至生成一白色固体,抽滤后,用水 洗至中性,再以少量丙酮冲洗,烘干、研磨,用200目分样 筛筛分后备用。 1.3实验方法 1.3.1 CCTS对于钯的吸附率测定 在50 mL烧杯中加入5 mI 700 p-g・I Pd(II)溶液, 25 mL蒸馏水,调节到所需pH值,转入装有20 mg CCTs 的锥形瓶中;在恒温摇床上振荡20 min;过滤、洗涤后将滤 液转入50 mL容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度,用GFAAS 测量滤液中残余Pd(II)含量,与吸附前Pd(1I)含量比较, 计算吸附率。 1.3.2水样中钯的富集和测定 取200 mI 水样,调节pH值至3.0,倒人装有20 mg CCTS的锥形瓶中,在恒温摇床上振荡20 弃去滤液,用5 mL 30 g・L_^T1.4 3 3 2 2 1 1 舯 洳 加 ∞ ∞ ∞ ∞ min,过滤、洗涤, 1硫脲一1∞llI # 鲁 I 盐酸溶液洗脱吸附在 10 0∞p、 CCTS上的Pd(Ⅱ)至10 mL容量瓶中,加蒸馏水稀释至刻 度,用GFAAS测量Pd(II)的含量。 2结果与讨论 2.1溶液酸度对吸附率的影响 按实验方法1.3.1节测定CCTS在不同pH条件下 CL-q'S对Pd(II)的吸附率。结果见图1,由图可见,在pH 1~4时,CCTS对Pd(Ⅱ)有很强的吸附能力,吸附率均达到 98 以上。本实验采用的pH为3。 逞10o 董9O 厶 80 70 1 2 3 4 pH Fig.1 Effect of pH on adsorption 2.2吸附平衡时间与解吸 按实验方法1.3.1节测定pH 3,不同的吸附时间下 CCTS对Pd(Ⅱ)的吸附率。实验结果表明:Pd(Ⅱ)的吸附平 衡时间为20 min。用5 mI 30 g・I 硫脲一1 盐酸溶液可将 吸附到C rS上的Pd(Ⅱ)洗脱,脱附率达94 以上。 2.3交联壳聚糖用量对Pd(Ⅱ)吸附率的影响 按上述实验方法测定不同用量的CCTS对Pd(II)的吸 附率。结果表明:当CCTS的用量为20 mg时吸附率可达到 最大值,因此本实验选用CCTS的用量为20 mg。 2.4饱和吸附量 配制一系列不同浓度的Pd(II)标准溶液,调节pH至 3,按选用的条件测量CCTS对Pd(Ⅱ)的吸附量。绘制起始 浓度与吸附量的关系曲线(见图3),由此计算出Pd(II)的饱 2o 40 60 80 l0o Concentration of Pd(II)/(rag・L。) Fig.2 Adsorption capacity ofCCISforPd(Ⅱ) 2.5试液体积对CCTS吸附Pd(Ⅱ)的影响 按实验方法1.3.1节测量不同试样体积下,pH为3.0, 振荡20 rain,30 mg c rS对35 g・I Pd(II)的吸附率。 从表2可见:CCTS能够在较大的体积中富集痕量Pd(II)。 Table 2 Effect of volume on adsorption efifciency 体积/mL 100 2OO 300 400 500 吸附率/ 100 99.5 99.5 99.75 94.6 2.6共存元素的影响 按实验方法1.3.2测量在Na ,K ,M 等离子共存 下,从200 mL溶液中分离富集0.7/zg Pd(Ⅱ)的回收率。结 果表明,当Na (2 210 rag),K (83.2 mg),M (265.2 arg)。Ca。 (80 nag)。Br一(13.46 rag),Srz (1.62 rag),S【X一 (532 arg),CI一(3 974 rag),B ~(888 g),F一(260 g)存 在时,对Pd(Ⅱ)的分离富集和检测不产生干扰。可见该法有 较强的抗干扰能力。 2.7方法的检出限和精密度 配制8份200 mL浓度为0.875 p-g・L_1的Pd(Ⅱ)标准 溶液,按实验方法1.3.2分别富集测定,测得Pd(II)的检出 限(3a, 一8)为0.143 g・L一,相对标准偏差(RSD)为 5.47 。 2.8水样分析及加标回收实验 将武汉市的南湖水、浙江海域海水用0.45 m的滤膜抽 滤,取200 mL水样按实验方法1.3.2节分离富集和测量Pd (II),同条件下做加标回收。结果见表3。 Table 3 Analysis of water samples(n=3) 3交联壳聚糖对Pd(I1)吸附机理的研究 CCTS中的游离氨基(一NH。)在酸性介质中可质子化为 维普资讯 http://www.cqvip.com

594 氨合质子(一NH ),其离解平衡式为 ccTs一-NH。+Hz( 逞g每 鼍并禹 光谱学与光谱分析 第27卷 ∞ % 舍j 船 甜 ∞ CCTs一-NH +()H 记 们用红外光谱测定了CCTS吸附Pd(11)前后的结构,从它 们的红外吸收光谱图(图3和图4)可见:CCTS吸附Pd(11) 前后的主要吸收特征峰(~NHz,--OH)没有变化。因此我 们推测CCTS对于Pd(11)的吸附可能主要是物理吸附。 可见在酸性介质中,CCTS主要以CCTS--NH ̄的形态存 在,具有强烈的正电性,可以通过静电引力吸附PdCI ̄一。我 : 80 § 5。 4 000 3 000 2()()() 1 000 4()()() 3∞0 2()()() 1 000 Wave number/em 1 Wave number/cm一1 Fig.3 The FHR spectrum ofCCIS before adsorption ig.4 TFheFHR spectrum ofCC adsorbedPd(Ⅱ) 参 考 文 献 风,等).Chinese Journal of Analysis I ̄boratory(分析试验室), [1]QIAN Chun—yan,ZHANG Ni—na,ZUO Feng,et al(钱春燕,张妮娜,左2003,22(2):21. E23 L1UXian-guo,FANG Jin dong(刘先国,方金东).PreciousMetals(贵金属),2002,23(1):33. [3]WANG Ying-hui(王瑛辉).Chinese Journal of Spectroscopy Laboratory(光谱实验室),2004,21(2):346. [4]Q1 Liang,HU Jing(漆亮,胡静).Rock and Mineral Analysis(岩矿测试),1999,18(4):267. 光,钱沙华).Chemical Journal on Internet(国际网上化学学报),2005,7(1). [5]WANG Hao-yun,Q1AN Sha—hua,et al(王吴云,钱沙华,等).Chinese Journal of Analytical Chemistry(分析化学),2005,33(2):198, [6]WANG Guang.QIAN Sha—hua,et al(汪2006,26(5)1 950. [7]SUN Han-wen,WEN Xiao-hua,HANG Shu xuan(孙汉文,温晓华,梁淑轩).Spectroscopy and Spectral Analysis(光谱学与光谱分析), [8]JIANG Jian sheng,HUANG Gan—quan,QIAN Sha—hua,et al(姜建生,黄淦泉,钱沙华,等).Spectroscopy and Spectral Analysis(光谱学 与光谱分析),1999,I9(1):75. Prec0ncentrati0n of Trace Pd(Ⅱ)on Crosslinked Chitosan and Determi— nation by Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry QIAN Sha—hua.XIANG Luo-jing .DENG Hong—bing,XIAO Mei,I IN Han,I.I Xue-qin College of Resource and Envirorcraental Science,Wuhan University,Wuhan 430079,China Abstract A novel crosslinked chitosan(CCTS)not dissolved in acidic or alkaline solutions was synthesized by the crosslinking reaction of chitosan(CTS)with crosslinking agent(3一chloro-1,2-epoxypropane).The adsorption capability of Pd(11)by CCTS was studied at different pH value.The results showed that the adsorption efficiency was above 98 after preconcentration for 20 minutes when pH values were 1—4.The effects of preconcentration time,dosage of CCTS,adsorption capacity of CCTS,sample volume,coexistent elements,and elution of Pd(11)were investigated.The mechanism of adsorption of CCTS for Pd(11)was discussed.A novel method for the preconcentration and separation of trace Pd(11)with crosslinked chitosan(CCTS)and its de— termination in water by graphite furnace atomic absorption spectrometry has been developed.The detection limit(3a,n一8)was 0.143 ug・I ,the relative standard deviation(RSD)was less than 5.47%,and this preconcentration method was used to de— tect Pd(1I)in lake water and sea water with recoveries of 92 一96 .It also can be used to recycle Pd(11). Keywords Crosslinked chitosan;Preconcentration;Separation;Palladium;GFAAS *Corresponding author(Received Dec.6,2005;accepted Mar.30,2006) 

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