白延濤， 高樓軍， 李 環(huán), 喬苗苗

(延安大學化學與化工學院，陜西延安 716000)

銅是人體必需的微量元素，在自然界中主要以Cu(Ⅱ)的形式存在。人體中銅主要從環(huán)境、食物以及水中攝取，但銅含量過高或過低都會對人體健康產(chǎn)生危害，因此建立一種快速、有效和靈敏檢測Cu(Ⅱ)的方法具有十分重要的意義。目前測定Cu(Ⅱ)的方法主要有分光光度法[1]、原子吸收法[2]、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法[3]、電化學法[4]和熒光分析法[5]。熒光分析法因其具有靈敏度高、選擇性好的顯著特點被廣泛應用于重金屬的測定。

本實驗基于在H2SO4介質中，以十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)為增敏劑，微量Cu(Ⅱ)對桑色素的熒光具有明顯的增強作用，而建立了測定微量Cu(Ⅱ)的新方法。該方法簡便、快速、準確，且大多數(shù)金屬離子都無干擾，用于環(huán)境水樣中微量Cu(Ⅱ)的測定，回收率在96.1%～102.9%之間。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

F97 Pro熒光分光光度計(上海棱光技術有限公司)。

Cu(Ⅱ)標準儲備溶液(0.1 mg /mL)：準確稱取0.3929 g新結晶的CuSO4·5H2O，溶于少量水中，用H2SO4(1+1)進行酸化，待溶解完全后，用水定容于1 000 mL容量瓶中。使用時用水逐級稀釋至1.0 μg/mL Cu(Ⅱ)；1.0×10-3mol/L桑色素乙醇溶液；0.11 mol/L H2SO4；5.0×10-5mol/L十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)溶液。所用試劑均為分析純，水為二次蒸餾水。

1.2 實驗方法

取兩支25 mL具塞比色管，分別加入3.00 mL桑色素溶液、0.10 mL H2SO4、0.7 mL CTMAB溶液，向其中一支比色管中加入一定量的Cu(Ⅱ)標準溶液或者樣品溶液(熒光強度為F)，另一支不加(熒光強度為F0)，用水稀釋至刻度，搖勻。用1 cm熒光比色皿，在發(fā)射波長為497 nm(激發(fā)波長為417 nm)下分別測定其熒光強度F和F0，并計算△F=F-F0。

2 結果與討論

2.1 熒光光譜圖

圖1為不同反應體系的熒光光譜圖，從圖中可知各體系的最大激發(fā)與發(fā)射波長分別位于417 nm和497 nm。圖1(b)中桑色素本身發(fā)出微弱的熒光，其熒光值很小(曲線1)，隨著微量Cu(Ⅱ)的加入，桑色素的熒光值有所增大(曲線2)，說明微量Cu(Ⅱ)和桑色素可能形成一種分子的剛性增強且平面結構增大的螯合物，而使熒光強度增強；在H2SO4介質中，桑色素的熒光值明顯增大(曲線3)，加入微量Cu(Ⅱ)后，其熒光值繼續(xù)增大(曲線4)，說明在H2SO4介質中，微量Cu(Ⅱ)對桑色素的熒光增強作用更明顯；向體系3和4中加入CTMAB后(曲線5和6)，△F值進一步增大，說明CTMAB具有明顯的增敏作用，據(jù)此可以建立測定微量Cu(Ⅱ)的新方法。

圖1 反應體系的激發(fā)(a)和發(fā)射(b)熒光光譜圖Fig.1 Excitation and emission spectra of the reaction system1.Morin;2.Morin+Cu(Ⅱ);3.Morin+H2SO4;4.Morin+H2SO4+Cu(Ⅱ);5.Morin+H2SO4+CTMAB；6.Morin+H2SO4+CTMAB+Cu(Ⅱ);cCu(Ⅱ)=10 ng/mL;c(H2SO4)=0.11 mol/L;λex=417nm;λem=497 nm.

2.2 實驗條件的優(yōu)化

2.2.1酸度的選擇按照實驗方法，考察了酸度對體系△F的影響(圖略)，結果發(fā)現(xiàn)在0.11 mol/L的H2SO4中，即pH為3.6時，體系△F值最大。故本實驗選用濃度為0.11 mol/L的H2SO4作為體系的反應介質。

2.2.2表面活性劑及用量實驗分別考察了吐溫-80、β-環(huán)糊精、鄰菲羅啉、十二烷基硫酸鈉(SDS)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)等不同表面活性劑溶液及不同用量，結果發(fā)現(xiàn)在0.70 mL CTMAB溶液中，△F值最大，故實驗選用0.70 mL CTMAB溶液作為體系的增敏劑。

2.2.3桑色素溶液用量實驗發(fā)現(xiàn)，體系的△F值隨著桑色素溶液用量的增加，先增大后減小，在其用量為3.00 mL時，△F值最大。因此實驗選用桑色素溶液的用量為3.00 mL。

2.2.4反應時間及試劑加入順序的選擇通過對不同反應時間及不同試劑加入順序進行實驗，結果發(fā)現(xiàn)反應的時間和加入的順序對體系的△F值影響不大，故體系穩(wěn)定性比較好。

2.3 工作曲線、精密度與檢出限

按照實驗方法，繪制標準曲線，結果發(fā)現(xiàn)Cu(Ⅱ)濃度在4.0～ 20 ng/mL范圍內(nèi)與△F成良好的線性關系，線性方程為：△F=12.612cCu(Ⅱ)-41.051(cCu(Ⅱ),ng/mL)，相關系數(shù)為0.997；對12 ng/mL Cu(Ⅱ)進行12次平行測定，其相對標準偏差(RSD)為0.76%。進行12次空白試驗，測得檢出限(3σ)為0.39 ng/mL。

2.4 干擾實驗

2.5 樣品測定

采集不同水樣(自來水、泉水)過濾除去水樣中的不溶物，經(jīng)Cl-型強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂進行交換[6]。分別取10 mL交換后的水樣，按照實驗方法進行測定，并同時做加標回收實驗，結果見表1。

3 結論

本文利用在H2SO4介質中，以十六烷基三甲基溴化銨為增敏劑，微量Cu(Ⅱ)對桑色素的熒光具有明顯的增強作用，建立了測定微量Cu(Ⅱ)的新方法。該方法操作簡便，快速，靈敏，可應用于環(huán)境水樣中Cu(Ⅱ) 含量的測定。