(商洛學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程系，商洛726000)

1 引言

鎘是一種廣泛分布于環(huán)境中并嚴(yán)重危及生物體健康的有毒重金屬元素之一[1]。人體吸入的大部分鎘存在于肝臟和腎臟[2,3]，將會(huì)導(dǎo)致癌癥、動(dòng)脈硬化及高血壓[4]等。人體鎘的主要來(lái)源是水和食物，因此建立準(zhǔn)確、靈敏的測(cè)定水和食物中鎘含量顯得非常重要。

目前，雖然測(cè)定鎘的方法很多。如分光光度法[5,6]，動(dòng)力學(xué)法[7]，原子發(fā)射光譜法[8]，原子吸收光譜法[9,10]，高效液相色譜法[11]及電化學(xué)法[12,13]等。但是，因?yàn)榄h(huán)境水樣中鎘含量很低且基體效應(yīng)嚴(yán)重。用這些方法無(wú)法直接測(cè)定環(huán)境水樣中鎘含量，為了準(zhǔn)確測(cè)定其含量，必須進(jìn)行分離和預(yù)富集。

本實(shí)驗(yàn)建立了負(fù)載孔雀石綠(MG+)的微晶酚酞分離富集環(huán)境水樣中痕量Cd2+的新方法。在SCN-存在下，Cd2+與SCN-形成的Cd(SCN)42-與負(fù)載在微晶酚酞上的MG+發(fā)生反應(yīng)，生成[Cd(SCN)42-]·(MG+)2。該離子締合物可被吸附在微晶酚酞表面上，而常見(jiàn)陽(yáng)離子Pb2+、Co2+、Ni2+、Mn2+、Cd2+、Fe3+、Al3+等不被吸附。解吸富集在微晶酚酞表面上的Cd2+，然后用分光光度法測(cè)定環(huán)境解吸液中Cd2+的含量。該方法可避免萘易升華對(duì)人體健康帶來(lái)的危害，具有環(huán)境友好等特點(diǎn)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

圖5 MG+與酚酞的結(jié)構(gòu)圖

2.2 儀器和試劑

UV757CRT紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(上海海曙精密科學(xué)儀器有限公司)。

1.0 g/L標(biāo)準(zhǔn)Cd2+儲(chǔ)備液：稱取1.0000克純金屬鎘于燒杯中，加5 mL 6.0 mol/L HCl溶解，定容至1 L容量瓶中；1.0 × 10-3mol/L孔雀石綠(上海試劑廠)溶液：準(zhǔn)確稱取0.0364 g 孔雀石綠，用蒸餾水稀釋至100 mL。KSCN(西安試劑廠)溶液：0.1 mol/L。酚酞(天津市凱通化學(xué)試劑有限公司)乙醇溶液：2 g/L。PAR(天津市博達(dá)化工有限公司)溶液：1.0×10-3mol/L。硼酸鈉：0.1 mol/L。H2SO4：1.0 mol/L。所用試劑均為分析純，水為二次蒸餾水。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

取一小燒杯，加入0.5 mL Cd2+標(biāo)準(zhǔn)溶液、一定量的MG及KSCN溶液，用蒸餾水稀釋至10 mL。在不斷攪拌下逐滴加入一定量的2g/L酚酞溶液，攪拌一段時(shí)間后靜置片刻。取0.4 mL清液、1.5 mL PAR 和3.0 mL 硼酸鈉，定容至25 mL 容量瓶中[14],于504 nm處測(cè)定締合物的吸光度，計(jì)算溶液中剩余Cd2+的量，利用差量法計(jì)算富集率(E/%)。

Co和C分別代表初始及剩下的Cd2+濃度。E代表富集率。

3 結(jié)果與討論

3.1 MG用量對(duì)Cd2+富集率的影響

實(shí)驗(yàn)研究了MG用量對(duì)Cd2+富集率的影響(圖2)。結(jié)果表明：當(dāng)MG不存在時(shí)，Cd2+完全留在溶液中，Cd2+的富集率為0，隨著MG用量的增大，富集率亦增加，當(dāng)MG用量為0.3 mL時(shí)，富集率增大為98%，繼續(xù)增大MG用量，富集率基本不發(fā)生變化。這是由于MG在溶液中以MG+形式存在，但MG不存在時(shí)，無(wú)法形成[Cd(SCN)2-]·(MG+)，Cd2+便無(wú)法吸附在微晶酚酞表面。當(dāng)加入MG后，生成的Cd(SCN)2-]·(MG+)量越來(lái)越多，富集率也相應(yīng)增大。

圖2 MG用量對(duì)Cd2+富集率的影響0.1 mol L-1 KSCN 3.0 mL; 0.2% 酚酞2.0 mL; 1.0 mol/L H2SO4 1.0 mL; 攪拌時(shí)間12 min

3.2 KSCN用量對(duì)Cd2+富集率的影響

試驗(yàn)了KSCN用量對(duì)Cd2+富集率的影響(圖3)。當(dāng)KSCN不存在時(shí)，Cd2+的富集率為0。富集率隨著KSCN用量的增大而增加，當(dāng)KSCN用量為3.0 mL時(shí)，富集率達(dá)到最大值。因此，選擇3.0 mL KSCN 為最佳條件。

圖3 KSCN用量對(duì)Cd2+富集率的影響1.0 ×10-3 mol/L MG 0.3 mL; 0.2% 酚酞 2.0 mL; 1.0 mol/L H2SO4 1.0 mL; 攪拌時(shí)間12 min

3.3 酚酞用量對(duì)Cd2+富集率的影響

試驗(yàn)了酚酞用量對(duì)Cd2+富集率的影響。當(dāng)溶液中無(wú)微晶酚酞存在時(shí)，Cd2+的富集率為32%，隨著酚酞用量的增大，富集率增大，這表明微晶酚酞對(duì)Cd2+有很好的富集能力。當(dāng)酚酞用量為2.0 mL時(shí)，富集率最大。故選擇2.0 mL酚酞為最佳條件(圖4)。

圖4 酚酞用量對(duì)Cd2+富集率的影響1.0 ×10-3 mol/L MG 0.3 mL; 0.1 mol/L KSCN 3.0 mL; 1.0 mol/L H2SO4 1.0 mL; 攪拌時(shí)間12 min

3.4 H2SO4用量對(duì)Cd2+富集率的影響

同理，試驗(yàn)了H2SO4用量對(duì)富集率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，富集率隨H2SO4用量的增大而增大，當(dāng)H2SO4用量為1.0 mL時(shí)，富集率最大。為保證Cd2+被完全富集，控制H2SO4用量1.0 mL(圖5)。

圖5 H2SO4用量對(duì)Cd2+富集率的影響1.0×10-3 mol/L MG 0.3 mL; 0.1 mol/L KSCN 3.0 mL; 0.2% 酚酞 2.0 mL; 攪拌時(shí)間12 min

3.5 攪拌時(shí)間對(duì)Cd2+富集率的影響

試驗(yàn)了攪拌時(shí)間對(duì)富集率的影響。結(jié)果表明，Cd2+的富集率隨攪拌時(shí)間的增長(zhǎng)而不斷增加。這是由于攪拌時(shí)間增長(zhǎng)，微晶酚酞表面吸附的Cd(SCN)2-]·(MG+)也逐漸增加。當(dāng)攪拌時(shí)間為12 min時(shí)，富集率最大。故選擇攪拌時(shí)間為12 min。

3.6 不同鹽對(duì)Cd2+富集率的影響

實(shí)驗(yàn)了幾種常見(jiàn)鹽KCl、KBr、KI、(NH4)2SO4、NaClO4及NaNO3對(duì)富集率的影響，結(jié)果表明其對(duì)富集率都有不同程度的降低作用。這可能的原因是：第一，因?yàn)椴煌}中陰離子(NO3-、SO42-、ClO4-、I-、Br-、I-)也能與MG+形成離子締合物，且隨鹽濃度增大，消耗MG+的量增加，這導(dǎo)致能與Cd(SCN)42-生成締合物[Cd(SCN)42-]·(MG+)2的MG+有效濃度降低；第二，高濃度的鹽存在時(shí)，Cd2+的活度降低，削弱了Cd2+與SCN-形成Cd(SCN)42-的能力，這導(dǎo)致[Cd(SCN)42-]·(MG+)2生成量減少，從而造成Cd2+富集率下降[15]。實(shí)驗(yàn)還表明Pb2+、Co2+、Ni2+、Mn2+、Cd2+、Fe3+及Al3+完全不被富集而留在溶液中。因此，當(dāng)Cd2+與這些鹽共存時(shí)，Cd2+能得到很好的富集而分離。

4 案例

取1000 mL水樣，按1.2中的方法對(duì)樣品進(jìn)行富集，然后利用分光光度法測(cè)定水樣中鎘的含量,結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 環(huán)境水樣中Cd2+測(cè)定結(jié)果 (n =9) (μg/L,%)

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