第21卷第1期 分析试验室 Vol.21.No.12002年1月ChineseJournalofAnalysisLaboratory2002-1
原子捕集-导数火焰原子吸收光谱法
测定中草药中的微量锌
张德强¹,苑春刚,高 英,张艳欣,杨莉丽,孙汉文
(河北大学化学与环境科学学院,保定071002)
摘 要:提出了原子捕集-导数火焰原子吸收光谱法,考察了捕集管位置、火焰状态、冷却水流量、捕集时间、导数测量系统灵敏度档等实验条件对灵敏度的影响。在测量系统20mV/min灵敏度档下,捕集5min,特征浓度为01037ng/mL,较常规火焰原子吸收光谱法提高了1243倍。
关键词:导数;原子捕集;火焰原子吸收光谱法;中草药;锌
中图分类号:O657132 文献标识码:A 文章编号:1000-0720(2002)01-0009-04
原子捕集-火焰原子吸收光谱法作为一种在火焰中原位预富集待测元素的分析测定方法,提高了常规火焰原子吸收光谱法的灵敏度[1,2],并已被成功应用于许多实际样品的分析测定。导数技
术可以大大降低常规原子吸收光谱法的检出限[9]。本实验将导数技术与原子捕集-火焰原子吸收光谱法相结合,采用原子捕集-导数火焰原子吸收光谱法,更进一步地改善了常规火焰原子吸收光谱法的检出限,并通过考察各种实验条件的影响,优选出了原子捕集-导数火焰原子吸收光谱法测定锌的最
[3~8]
佳实验条件,成功测定了10种中草药中的微量锌。1 实验部分111 试剂与仪器
锌标准储备液(110mg/mL):将110000g金属
锌用HCl(1+1)溶解,然后用HCl(1+99)稀释至1000mL;水为二次去离子水。XYX-402型原子吸收分光光度计(沈阳仪器分析厂);石英捕集管;双笔平衡记录仪(上海大华仪器厂);HD-1型导数测量系统(自制)。仪器工作条件见表1。
表1 仪器工作条件
Tab.1 Recommentedexperimentalconditions
分析线波长灯电流捕集时间狭缝宽度(nm)21319
(mA)4
(min)1
(mm)012
灵敏度档(mV/min)
20
燃气流量助燃气流量距光束距离距缝口距离冷却水流量(L/h)120
(L/h)480
(mm)7
(mm)5
(L/min)2
112 实验方法
11211 测量装置 导数测量系统安装在火焰原子吸收分光光度计与双笔记录仪之间,双笔记录仪可以同时记录原子捕集-火焰原子吸收光谱法(AT-FAAS)吸收信号和原子捕集-导数火焰原子吸收光谱法(D-AT-FAAS)吸收信号,测量装置结构如图1
所示。
11212 操作程序 将1根制成/U0型的石英捕集管平行安装在原子吸收分光光度计的燃烧器缝口之上,使捕集管的上表面距光束中心的距离为7mm,下表面距燃烧器缝口的距离为5mm,接通冷却水,点燃空气-乙炔火焰,吸喷待测溶液,捕集一
收稿日期:2001-06-03;修订日期:2001-08-13
作者简介:张德强(19-),男,教授
¹
)9)第21卷第1期 分析试验室 Vol.21.No.12002年1月ChineseJournalofAnalysisLaboratory2002-1
图1 原子捕集-导数火焰原子吸收测量系统示意图Fig.1 SchematicdiagramofsystemofAT-DFAAS
A)原子吸收分光光度计;B)原子捕集及冷却水系统;C)光束;D)异数测量系统;E)双笔记录仪
定时间后,停止吸喷。切断冷却水,石英捕集管迅速升温,冷凝吸附在捕集管表面的待测元素立即被释放进入光路,产生吸收信号,经导数测量系统输出原子捕集-导数火焰原子吸收光谱法吸收信号,并由双笔记录仪同时记录原子捕集-火焰原子吸收光谱法吸收信号和原子捕集-导数火焰原子吸收光谱法吸收信号,再接通冷却水,开始下一次测定。11213 原子捕集-导数火焰原子吸收光谱法吸收信号特征 原子捕集-火焰原子吸收光谱法吸收信号与原子捕集-导数火焰原子吸收光谱法吸收信号特征如图2所示。由图2可知,原子捕集-火焰原子吸收吸收信号是一个比较尖锐的脉冲吸收峰;原子捕集-导数火焰原子吸收信号是由上下两个峰组成,上峰A对应着原子捕集-火焰原子吸收光谱法
吸收信号的上升边ab;下峰B对应着原子捕集-火焰原子吸收光谱法吸收信号的下降边bc。峰A、峰
B的峰高之和定义为原子捕集-导数火焰原子吸收光谱法吸收信号值,其大小与待测物的浓度成正比。
113 样品处理
取经充分干燥的市售中草药10种,称取012000g,分别放入50mL的烧杯中,加入3mLHClO4浸泡过夜,加入10mLHNO3放在加热板上加热,直到有白烟冒出,并且溶液变澄清为止。用HCl(1+99)溶解消化残余物,并用水定容到100mL,备用。按相同的处理方法做样品空白和回收率实验。
2 结果与讨论
211 捕集管位置对原子捕集-导数火焰原子吸收光谱法吸收信号的影响
火焰中的不同区域,待测元素的原子密度不同,因此石英捕集管在火焰中位置直接影响原子捕集效率;另外,被释放的原子在火焰中的分布密度也不同,所以光束与捕集之间的距离亦影响吸收信号大小。实验中,固定其它实验条件,改变捕集管在火焰中的位置,测量原子捕集-导数火焰原子吸收光谱法吸收信号值,锌的实验结果如图3所示。由图可以看出,当捕集管上距光束中心7mm,下距燃烧器缝口5mm时,测定的灵敏度最高。212 火焰条件的影响
火焰的氧化还原性质及火焰温度是影响火焰中待测元素的原子化效率及元素在捕集管上的捕集和释放效率的主要因素,进而影响方法的灵敏度。实验中固定助燃气流量为480L/h,改变燃气流量,测量不同燃气流量下的导数吸收值,结果表
图2 信号特征示意图Fig.2 Schemiaticdiagramofsignals
1)原子捕集-火焰原子吸收光谱法信号;2)原子捕集-导数火焰原子吸收光谱法
)10)第21卷第1期 分析试验室 Vol.21.No.12002年1月ChineseJournalofAnalysisLaboratory2002-1
明,当燃气流量低于120L/h时,有利于待测元素的捕集和原子化,吸收信号值随燃气流量的增加而增大,当燃气流量大于120L/h时,有未充分燃烧的碳粒附着在捕集管表面,影响待测元素的捕集和释放,信号有下降趋势。实验选用120L/h的燃气流量和480L/h的助燃气流量,即1B4的燃助比进行测量。
结果表明,当溶液浓度为510ng/mL时,在0min~5min之内,吸光度与捕集时间呈良好的线性关系,捕集时间为1min和5min时,其特征浓度分别为0118ng/mL和01037ng/mL。由图可知,随着标准溶液浓度的增大,吸光度与捕集时间的线性范围逐渐变小。当溶液浓度为1510ng/mL时,捕集时间超过2min,线性明显变差。215 灵敏度档对方法灵敏度的影响
导数测量系统由5个灵敏度档组成,分别为50mV/min、20mV/min、10mV/min、5mV/min、2mV/min。实验考察了灵敏度档对原子捕集-导数火焰原子吸收光谱法测定灵敏度的影响,并将AT-DFAAS和AT-FAAS、FAAS的特征浓度和检出限进行了比较,结果见表2。在同样实验条件下,AT-DFAAS比FAAS和AT-FAAS的灵敏度和检出限都有了明显的改善。
图3 捕集管位置对吸光度的影响
Fig.3 Effectofpositionoftrappingtubeonabsorbance1)捕集管距燃烧器缝口的距离;2)捕集管距光束的距离
表2 AT-DFAAS与AT-FAAS、FAAS灵敏度和检出限的比较
Tab.2 Comparisonofsensitivityanddetectionlimit测定方法
灵敏度档(mV/min)
特征浓度(ng/mL)4610
318
50201052
检出限(ng/mL)512113011901058010360102701021
213 冷却水流量的影响
实验考察了冷却水流量对方法灵敏度的影响。当冷却水流量达到2L/min以上时,出水口水温趋于恒定(36e),冷却水流量的变化对吸收信号无明显影响。实验选用2L/min的冷却水流量。214 捕集时间对AT-DFAAS灵敏度的影响在测量系统20mV/min灵敏度档下,分别吸喷510ng/mL、1010ng/mL、1510ng/mL锌标准溶液,记录不同捕集时间条件下的原子捕集-导数火焰原子吸收光谱法吸收信号值,结果如图4所示。
FAAS
AT-FAASAT-DFAAS
216 线性回归方程
配制一系列锌标准溶液,在测量系统20mV/min灵敏度档下,分别捕集015min、110min、210min,用原子捕集-导数火焰原子吸收光谱法进行测定,绘制标准曲线。不同捕集时间下的标准曲线的线性回归方程、相关系数和检出限列于表3。
表3 线性回归方程与相关系数
Tab.3 Regressionequationsandcorrelationcoefficients捕集时间(min)015110210
线性回归方程A=0101136c+010055A=0102431c+010058A=0104776c-010120
相关系数
r019992019991019996
检出限*(ng/mL)01150106801054
图4 捕集时间对吸光度的影响Fig.4 Effectoftrappingtimeonabsorbance1)510ng/mL;2)1010ng/mL;3)1510ng/mL
*连续测定空白11次
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217 样品分析
在测量系统20mV/min灵敏度档下,捕集015min,利用原子捕集-导数火焰原子吸收光谱法测定了10种中草药样品中锌的含量,结果列于表4。
表4 样品测定结果及回收率
Tab.4 Analyticalresultsofsamplesandrecoveries样品麻黄柴胡甘草升麻三七白芍沙参葛根丹参党参
含量(Lg/g)101832512710181171351816112184111937128121397128
RSD(%)211310119215217214212210312117
加入值(Lg/g)1010025101101011715017151121501010171501214917150
回收率(%)102119211171996179319991796161001210
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DeterminationoftracezincinChineseherbsbyderivativeflameatomicabsorptionspectrometryus-ingatomtrappingtechniqueZHANGDe-qiang*,YUANChun-gang,GAOYing,
ZHANGYan-xin,
YANGLi-liandSUNHan-wen(CollegeofChemistry&EnvironmentalScience,HebeiUniversity,Baoding071002),FenxiShiyanshi,2002,21(1):9~12Abstract:Amethodwasproposedtodeterminetracezincbyderivativeatomicabsorptionspectrometryusingtheatomtrappingtechnique(AT-DFAAS).Thecond-itionsthataffectedthederivativeabsorbanceofzinc,in-cludingthetrapposition,theflamecondition,theco-llectiontimeanddifferentgradesofderivativesystemwerestudied.At20mV/min,thecharacteristicconcen-trationof0.037ng/mLwasobtainedfora5mincollec-tion,whichwasover1000timesbetterthanthatofcon-ventionalflameatomicabsorptionspectrometry.Keywords:Derivative;Atomtrapping;Flameatomicabsorptionspectrometry;Chineseherbs;Zinc
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