水溶液中Cd2+ 、 Cue+、 Nit+、 Zn2+检测方案(毛细管电泳仪)

Dec.， 2005Vol. 26 No. 62005年12月第26卷第6期湛江师范学院学报JOURNAL OF ZHANJIANG NORMAL COLLEGE 湛江师范学院学报(自然科学)第26卷50 毛细管电泳法直接分离检测水溶液中cd²+、Cu2+、Ni+、zn²+的研究 杜建中，朱志慧，廖东芳，覃小燕，张 宏 (湛江师范学院生化学院，广东湛江524048) 摘 要：建立了毛细管电泳法直接分离测定水样中 Cd+、Cu+、Ni+、Zn*金属离子的方法，研究了缓冲溶液种类、浓度、pH值、有机添加剂等对分离的影响，对分离条件进行了优化.在波长223nm，离电压25kV，pH=4.30， 150 mmol/L HAc- NaAc 乙醇(20%)缓冲溶液中，使 Cd*、Cut、Ni+、Zn*与邻二氮菲形成的配合物在4 min 内得到了较好的分离，迁移时间和峰面积的相对标准偏差分别小于0.95%和3.5%，且浓度与峰面积之间具有良好的线性关系. 关键词：毛细管电泳；直接检测；金属离子 中图分类号：0658 文献标识码：A 文章编号：1006-4702(2005)06-0049-04 高效毛细管电泳是目前分析化学前沿领域中迅速发展的一种新型分析方法，具有高效、快速、试样用量少、分离效果高等特点，已广泛应用于医药、临床、环境、生命科学、化学、化工等方面.它是基于被分离物质的净电荷与质量比的差异，各组分按其表面电荷的差异，以不同的速率在毛细管内的运行缓冲溶溶中移动而导致分离.20世纪90年代以来，毛细管电泳被成功的应用于无机离子和其它低分子量离子的测定[1-4].但对金属离子分离测定，多采用间接紫外检测法.本实验利 Cd*、Cu²*、Ni、Zn与邻二氮菲形成的配合物对紫外光谱产生吸收，在波长为223 nm时，以HAc- NaAc 作为运行缓冲溶液，使 Cd+、Cu²、Ni、Zn的配合物得了较好的分离，迁移时间和峰面积的相对标准偏差分别小于0.95%和3.5%，且溶液浓度与峰面积之间具有良好的线形关系，回收率98%~103%.该方法操作简单，分析速度快，4 min 内可将上述4种离子的配合物得到基线分离. 实验部分 1.1 仪器与试剂 GL2001高效毛细管电泳仪(北京陆陆科学仪器有限公司)、未涂层熔融石英毛细管(内径75 pm，有效长度47 cm，河北永年光导纤维厂)， PHS-3C 型精密酸度计(上海雷磁仪器厂).金属离子标准溶液：Cu²、cd*、Ni+、Zn²浓度均为1.0 mg/mL，使用前稀释至所需浓度；HAc-NaAc缓冲溶液；1.0%邻二氮菲乙醇溶液.所有实验用水均为去离子水，试剂均为分析纯. ( 收稿日期：2 005-09- 19 ) ( 作者简介： 杜建中(1 956-)男，山东招远人，湛江师范学院教授，从事微量元素分析研究. ) 测定波长223 nm，采用阳极端手动压差进样，进样高度10 cm，进样时间10 s.分离电压25 kV.运行缓冲溶液，150 mmol/LpH= 4.30 HAc-NaAc(20%乙醇).每次进样前用去离子水、缓冲溶液冲洗毛细管各2 min. 1.3 实验方法 将金属离子标准溶液稀释至所需浓度，在小试管中加入适量的各金属离子溶液，加入适量1%邻二氮菲乙醇溶液，振荡摇匀.在电泳条件下用紫外检测器直接分离、检测 Cd+、Cu²+、Ni+、Zn+与邻二氮菲形成的配合物. 2 结果与讨论 2.1 分离条件的选择 2.1.1 测定波长的选择 利用仪器在紫外区可产生连续光谱，测定了Cd+、cu+、NitZn²+与邻二氮菲形成的配合物在200-270 nm 波长范围光谱的吸收.此波长范围的最大吸收分别为223 nm、220 nm、225 nm 和227nm(图1).实验选择波长皮=223 nm. 2.1.2 缓冲体系的选择 缓冲体系直接影响离子的迁移和分离.实验中考察了醋酸缓冲系、磷酸缓冲系.由于 PO-与待测离子形成难溶物的溶度积很小，影响了Cd、Cu+、Ni、zn²与邻二氮菲的配合，实验结果不甚理想.醋酸缓冲系不存在上述影响，故选择其作为运行缓冲溶液. 入/nm 图1 吸收曲线 2.1.3pH值对迁移时间的影响 测定 N+、cd+、Cu*、Zn*在 pH 值为 3.0、4.0、5.0、6.0、7.0的 HAc - NaAc 溶液的迁移时间，由图2可知，缓冲溶液的 pH值在 4.0~5.0之间 Cd+Cu’*Nr+Zn*分离效果较好，进一步实验，分离上述离子的最佳pH值为4.3. 2.1.4 醋酸缓冲溶液浓度对迁移时间的影响 随着醋酸缓冲溶液浓度的升高，溶液的离子强度逐渐增大，各峰迁移时间缩短，但醋酸缓冲溶液浓度太大，体系离子强度过大，由于焦耳热使区带增宽，检测灵敏度降低；浓度过高还会使分离电流增大，基线不稳定，不利于检测!51.实验测定了分离电压为 25 kV时，Cd+Cu*Ni+ zm*在80 mmol/L、120 mmol/L、160 mmol/L 的 pH=4.3 的醋酸缓冲溶液中的迁移时间，由图3可知，醋酸缓冲体系浓度为 140-160 mmol/L 分离效果较好，实验选择其浓度为150 mmol/L. 2.1.5 乙醇浓度对迁移时间的影响 随着有机溶剂的加入，使分离效率得到了提高，且峰形得到了改善，但使用过多时，会导致迁移时间推迟，峰形过分展宽而影响分离.在分离电压为25kV 时，测定了 C*Cu*N+Zn?+在含有5%、10%、15%、20%、25%乙醇的 pH=4.3，150 mmol/L 醋酸缓冲溶液中的迁移时间，见图4，实验选择乙醇浓度为20%.在此条件下可使 Cd**、Cu十、Ni*、Zn?* 与邻二氨菲配合物得到较 好的基线分离，见图5. 1.Ni*；2.Cd*；3.Cu*；4.Zn* 1.Ni**；2.Cd*；3.Cu²*；4.Zn* 图2PpH值对迁移时间的影响 图3 缓冲体系浓度对迁移时间的影响 1.Ni*；2.Cd*；3.Cu²*；4.Zn* 1.Ni+；2.Cd+；3.Cu+；4.Zn²+ 图4 乙醇浓度对迁移时间的影响 图5 混合溶液的分离谱图 2.2 定量分析的特征 在优化的分离条件下(pH=4.3，150 mmol·L-1醋酸+20%乙醇体系，检测波长223 nm)，实现了 Cd+、Cu*、Ni、Zn+配合物的分离.定量分析特征参数及回收实验数据见表1和表2. 表1 定量分析特征参数 金属离子 回归方程 线形范围/ 检测限/ RSD/%(n=5) (mgL) (mg*L) tR A C =0.816A+33.1 0.999 40-500 8.22 0.93 3.40 Cu+ C=0.313A+0.16 0.999 3.0-200 2.30 0.66 1.21 Ni2+ C = 0.208A-1.04 0.998 2.5-180 1.75 0.86 1.52 C=0.320A+10.6 0.997 12-350 7.88 0.56 2.80 表2 回收实验结果 金属离子 本底值/(mg*L-') 加入值/(mg*L-) 测定值/(mg'L') 回收率/%(n=5) Cd* 60.0 25.0 84.5 98.0 Cu* 20.5 10.0 30.8 103.0 N+ 9.80 5.0 14.7 98.0 zn+ 50.0 12.5 62.2 97.6 3：结 论 在优化条件下，Cd*、Cu+、Ni+、Zn²+的配合物在4 min 内可以得到较好的分离并具有良好的线性关系.与比色法、原子吸收光谱相比，本方法药品用量少，操作简单，便于上述离子的快速检测. ( 参考文献： ) ( [1]傅小芸，吕建德.无机阴离子的毛细管电泳分析[J].1994，22(10)：1019-1021. ) ( [2]林秀丽，主沉浮.水样中常见金属离子的快速分析[J].中国给水排水[J].2000，16(8)：53-54. ) ( [3]胡汉芳，王 洪，丁天惠，等.高效毛细管区带电泳分离 C2+、Zn?+、Pb?+A1+-EDTA 配合物[J].色谱，2002，169(6)：523- 525. ) ( [4]谭 锋，杨丙成，陈令新，等.几种无机离子的毛细管电泳电容偶合非接触电导分离检测[J].色谱，2003，21(4)：339-342. ) ( [5] 邓延倬，何金兰.高效毛细管电泳[M].北京：科学出版社，1997. ) Study on the Separation and Direct Determination ofCd²+、Cu²+、Ni+、Zn²+ by Capillary Electrophoresis DU Jian-zhong，ZHU Zhi-hui， LIAO Dong-fang， QIN Xiao-yan，ZHANG Hong (School of Life Science and Chemisty，Zhanjiang Normal College，Zhanjiang， Guangdong 524048，China) Abstract： A method has been set up for directl determination and separation of Cd+、Cu²+、Ni+、Zn’* ions in water by capillary electrophoresis. The effects of some important factors，such as concentration，acidity and added content ethanol of running buffer were studied. The Cd+Cu*Ni+Zn’* in the stan-dard solution were completely separated in 4 minutes with the buffer of 150mmol/l HAc -NaAc and alcohol20%(v/v) at pH=4.3. The relative standard deviations (RSD) were better than 0.95% and 3.5% formigration time and peak area， respectively. The concentration and peak area of Cd+Cu*、N2+、Zn**have good linear relationships. Key words：capillary electrophoresis； direct detection；metallic ion