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摘要:锌作为一种常见的金属元素，是引起水质污染的重要污染源，为准备提高水样中锌含量的测定结果，本文结合实验的方式，建立了一种原子吸收光谱法测定水样中锌含量的研究，并总结了EDTA用量、离子液体用量、酸度、盐酸溶液用量及萃取时间等因素对锌含量测定的影响，以供类似研究借鉴。
关键词:原子吸收光谱法；EDTA用量；酸度；干扰实验
中图分类号：P618.43 文献标识码：A 文章编号：
随着我国城市化进程的不断加快，城市现代工业得到充分的发展，工业废弃物排放量的剧增，重金属及其化合物的污染也日益严重。锌作为一种常见的金属元素，具有较大的污染性，不仅会对城市生态环境及水质生物造成影响，而且也会通过吸入及食入等途径，造成人体出现口渴、胸部紧束感、干咳、头痛、头晕、高热、寒战等现象，严重危害到人们的健康。
目前，水质中锌含量的检测方法有很多，主要包括石墨炉原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法等。本文建立了一种原子吸收光谱法测定水样中锌含量的试验方法，该方法测得锌浓度在0.005～0.02mg·L－1范围内呈线性关系，检出限为0.75μg·L－1，且回收率在85%～110%之间，测定结果令人满意。
1 试验部分
1.1 仪器与试剂
TAS-990F型原子吸收分光光度计；锌空心阴极灯。
锌标准储备溶液:称取光谱纯金属锌0.1000g，用少量硝酸(1+1)溶液溶解，转移入1L容量瓶中，用水稀至刻度，摇匀，配成100mg·L－1。
离子液体:1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF6)。
EDTA、硝酸为分析纯，试验用水为去离子水。
1.2 仪器工作条件
测定波长为213.9nm，灯电流为3mA，光谱通带宽度为0.4nm，燃烧器高度为6mm，燃气流量为1.7L·min－1。
1.3 离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF6)的制备
于250mL四口烧瓶中，分别加入N-甲基咪唑16.4g(0.2mol)，溴代正丁烷27.4g(0.2mol)，于70℃温度下搅拌反应2h，冷却至室温，得到油状液体。经乙醚萃取3次，真空干燥，得溴化1-丁基-3-甲基咪唑浅黄色液体。
将上述溴化1-丁基-3-甲基咪唑20.0g与16.5g六氟磷酸钾以及100mL蒸馏水加入四口烧瓶中，30℃水浴加热，搅拌反应5h后，反应物分层，下层为白色油状液体，上层为水溶液。将混合液经分液漏斗分离，取下层溶液，用水洗涤多次，真空干燥24h得成品备用。
1.4 试验方法
在1L分液漏斗中依次加入水样500mL，10g·L－1EDTA溶液3.00mL，搖匀。再加入离子液体[Bmim]PF65.0mL，剧烈摇动5min，静置分层，取下层离子液体相加1.0mol·L－1盐酸溶液10mL反萃取其中锌，转入50mL分液漏斗中，分离上层水相上在仪器工作条件下测定锌的浓度。
2 结果与讨论
2. 1 pH 值的影响
萃取液pH 值影响金属离子与配位剂形成配合物的稳定性。pH 值过低, 形成的配合物不稳定; 而pH 值太高, 锌离子极易水解, 影响萃取率。试验测定了pH 值在5. 0～10.10 范围内对锌萃取率的影响。结果如图1 所示, pH 值在6. 0～ 8.0 范围内,锌的萃取效果较好。因此, 试验选择pH 值为7.0。
图1 pH 值对萃取的影响
2.2 EDTA用量的选择
离子液体[Bmim]PF6具有疏水性质，Zn2+在其中的分配系数小，不能直接萃取，EDTA可与Zn2+生成稳定的1比1配合物，其lgKMY=16.5。试验利用EDTA-Zn配合物在离子液体[Bmim]PF6与水相的分配比高的特点将锌从水中萃取，用原子吸收光谱法测定锌含量。试验结果表明:当无EDTA时，离子液体对锌的提取量很低，随着EDTA用量的增加提取量不断变大，当10g·L－1EDTA溶液用量达到2mL以后，其吸光度不再增加。试验选择EDTA用量为3mL。
2.3 离子液体用量的选择
EDTA-Zn配合物具有较强的极性，采用有机溶剂萃取效果都不理想，但由于EDTA-Zn配合物在离子液体中的溶解度很大，适合用于萃取分离。在2～10mL范围内改变离子液体用量测量吸光度。结果表明:当离子液体用量达到5mL时，吸光度最大，锌的萃取量也最大；再增加离子液体用量，吸光度不再变化，说明萃取已完全。试验选择离子液体用量为5mL，测定萃取率为96%。
2.4 酸度的选择
介质酸度会影响EDTA-Zn配合物的稳定性及离子液体的萃取率，试验结果表明:pH在5～10时，离子液体能很好地萃取溶液中的锌，这与EDTA-Zn配合物的生成条件一致，因此地表水的pH在7左右，试验不需要调节水样的酸度可直接用于萃取测定。
2.5 盐酸溶液用量的选择
试验加入酸的目的是破坏EDTA-Zn配合物，使Zn2+重新溶入水相中。结果表明:随着盐酸用量不断增加，其吸光度先增加后再减小；当1.0mol·L－1盐酸溶液用量为10mL时，吸光度最大，说明在盐酸用量为10mL时，对反萃取的释放达到最佳效果。试验选择1.0mol·L－1盐酸溶液用量为10mL。
2.6 萃取时间的选择
相对水样的体积，离子液体的体积很小，因此萃取过程需要充分振摇，使离子液体与水相充分接触才能提取完全。试验结果表明:EDTA-Zn配合物能被迅速萃取进入离子液体相，剧烈摇动5min，锌的萃取率达95%。试验选择萃取时间为5min。
2.7 干扰试验
按试验方法对20μg·L－1锌标准溶液进行干扰试验，当相对误差为±5%时，下列离子不干扰测定(以mg·L－1计):Cu2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+(100)，Fe2+(20)，Pb2+(1)。
离子液体[Bmim]PF6属于疏水性溶剂，当上述离子与EDTA形成配合物后，可能被离子液体[Bmim]PF6从水相中萃取出来，但由于原子吸收光谱法的高选择性，少量的金属离子存在不干扰测定。
2.7 工作曲线及检出限
按试验方法对锌标准溶液系列进行测定，锌的质量浓度在0.005～0.02mg·L－1范围内与吸光度呈线性关系，线性回归方程A=40.7ρ+0.0162，相关系数为0.9976。检出限(3σ)为0.75μg·L－1。
2.8 样品分析
移取水样500mL，按试验方法富集后进行测定，并做加标回收试验，结果见表1。
表1 样品分析结果
3 结语
锌是人体必需的微量元素之一,缺锌会影响DNA、RNA 及蛋白质的合成, 导致生长迟缓, 智力衰退； 锌过量同样有害, 长期低剂量暴露会引起慢性中毒, 大剂量暴露可引起急性中毒。因此, 锌的测定对研究生命科学和生物医学具有重要意义。通过以上实验分析可知，原子吸收光谱法测定水样中锌含量是一项行之有效的方法，与传统的测定方法相比，具有操作简单、安全性好、灵敏度高和干扰小等优点，是一种比较理想的金属元素测定方法，相信在往后的金属元素测定实验中有更为广泛的应用及推广。
参考文献
[1] 候炜;李晓燕.火焰原子吸收光谱法测定水中锌的不确定度评定[J].内蒙古大学学报（自然科学版）.2010年第02期
[2] 李晶;李杰.火焰原子吸收光谱法测定牛奶中锌含量的研究[J].安徽农业科学.2011年第09期
[3]罗俊粦, 孙大华. 微量元素锌对机体的影响作用[ J] .现代医药卫生, 2006, 22 ( 3) : 357-358.
[4] 林光西, 徐霞, 张静梅. ICP- MS 测定土壤样品中的有效锰、铜和锌[ J] . 光谱试验室, 2006, 23 ( 6) : 1267-1270.
关键词:原子吸收光谱法；EDTA用量；酸度；干扰实验
中图分类号：P618.43 文献标识码：A 文章编号：
随着我国城市化进程的不断加快，城市现代工业得到充分的发展，工业废弃物排放量的剧增，重金属及其化合物的污染也日益严重。锌作为一种常见的金属元素，具有较大的污染性，不仅会对城市生态环境及水质生物造成影响，而且也会通过吸入及食入等途径，造成人体出现口渴、胸部紧束感、干咳、头痛、头晕、高热、寒战等现象，严重危害到人们的健康。
目前，水质中锌含量的检测方法有很多，主要包括石墨炉原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法等。本文建立了一种原子吸收光谱法测定水样中锌含量的试验方法，该方法测得锌浓度在0.005～0.02mg·L－1范围内呈线性关系，检出限为0.75μg·L－1，且回收率在85%～110%之间，测定结果令人满意。
1 试验部分
1.1 仪器与试剂
TAS-990F型原子吸收分光光度计；锌空心阴极灯。
锌标准储备溶液:称取光谱纯金属锌0.1000g，用少量硝酸(1+1)溶液溶解，转移入1L容量瓶中，用水稀至刻度，摇匀，配成100mg·L－1。
离子液体:1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF6)。
EDTA、硝酸为分析纯，试验用水为去离子水。
1.2 仪器工作条件
测定波长为213.9nm，灯电流为3mA，光谱通带宽度为0.4nm，燃烧器高度为6mm，燃气流量为1.7L·min－1。
1.3 离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF6)的制备
于250mL四口烧瓶中，分别加入N-甲基咪唑16.4g(0.2mol)，溴代正丁烷27.4g(0.2mol)，于70℃温度下搅拌反应2h，冷却至室温，得到油状液体。经乙醚萃取3次，真空干燥，得溴化1-丁基-3-甲基咪唑浅黄色液体。
将上述溴化1-丁基-3-甲基咪唑20.0g与16.5g六氟磷酸钾以及100mL蒸馏水加入四口烧瓶中，30℃水浴加热，搅拌反应5h后，反应物分层，下层为白色油状液体，上层为水溶液。将混合液经分液漏斗分离，取下层溶液，用水洗涤多次，真空干燥24h得成品备用。
1.4 试验方法
在1L分液漏斗中依次加入水样500mL，10g·L－1EDTA溶液3.00mL，搖匀。再加入离子液体[Bmim]PF65.0mL，剧烈摇动5min，静置分层，取下层离子液体相加1.0mol·L－1盐酸溶液10mL反萃取其中锌，转入50mL分液漏斗中，分离上层水相上在仪器工作条件下测定锌的浓度。
2 结果与讨论
2. 1 pH 值的影响
萃取液pH 值影响金属离子与配位剂形成配合物的稳定性。pH 值过低, 形成的配合物不稳定; 而pH 值太高, 锌离子极易水解, 影响萃取率。试验测定了pH 值在5. 0～10.10 范围内对锌萃取率的影响。结果如图1 所示, pH 值在6. 0～ 8.0 范围内,锌的萃取效果较好。因此, 试验选择pH 值为7.0。
图1 pH 值对萃取的影响
2.2 EDTA用量的选择
离子液体[Bmim]PF6具有疏水性质，Zn2+在其中的分配系数小，不能直接萃取，EDTA可与Zn2+生成稳定的1比1配合物，其lgKMY=16.5。试验利用EDTA-Zn配合物在离子液体[Bmim]PF6与水相的分配比高的特点将锌从水中萃取，用原子吸收光谱法测定锌含量。试验结果表明:当无EDTA时，离子液体对锌的提取量很低，随着EDTA用量的增加提取量不断变大，当10g·L－1EDTA溶液用量达到2mL以后，其吸光度不再增加。试验选择EDTA用量为3mL。
2.3 离子液体用量的选择
EDTA-Zn配合物具有较强的极性，采用有机溶剂萃取效果都不理想，但由于EDTA-Zn配合物在离子液体中的溶解度很大，适合用于萃取分离。在2～10mL范围内改变离子液体用量测量吸光度。结果表明:当离子液体用量达到5mL时，吸光度最大，锌的萃取量也最大；再增加离子液体用量，吸光度不再变化，说明萃取已完全。试验选择离子液体用量为5mL，测定萃取率为96%。
2.4 酸度的选择
介质酸度会影响EDTA-Zn配合物的稳定性及离子液体的萃取率，试验结果表明:pH在5～10时，离子液体能很好地萃取溶液中的锌，这与EDTA-Zn配合物的生成条件一致，因此地表水的pH在7左右，试验不需要调节水样的酸度可直接用于萃取测定。
2.5 盐酸溶液用量的选择
试验加入酸的目的是破坏EDTA-Zn配合物，使Zn2+重新溶入水相中。结果表明:随着盐酸用量不断增加，其吸光度先增加后再减小；当1.0mol·L－1盐酸溶液用量为10mL时，吸光度最大，说明在盐酸用量为10mL时，对反萃取的释放达到最佳效果。试验选择1.0mol·L－1盐酸溶液用量为10mL。
2.6 萃取时间的选择
相对水样的体积，离子液体的体积很小，因此萃取过程需要充分振摇，使离子液体与水相充分接触才能提取完全。试验结果表明:EDTA-Zn配合物能被迅速萃取进入离子液体相，剧烈摇动5min，锌的萃取率达95%。试验选择萃取时间为5min。
2.7 干扰试验
按试验方法对20μg·L－1锌标准溶液进行干扰试验，当相对误差为±5%时，下列离子不干扰测定(以mg·L－1计):Cu2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+(100)，Fe2+(20)，Pb2+(1)。
离子液体[Bmim]PF6属于疏水性溶剂，当上述离子与EDTA形成配合物后，可能被离子液体[Bmim]PF6从水相中萃取出来，但由于原子吸收光谱法的高选择性，少量的金属离子存在不干扰测定。
2.7 工作曲线及检出限
按试验方法对锌标准溶液系列进行测定，锌的质量浓度在0.005～0.02mg·L－1范围内与吸光度呈线性关系，线性回归方程A=40.7ρ+0.0162，相关系数为0.9976。检出限(3σ)为0.75μg·L－1。
2.8 样品分析
移取水样500mL，按试验方法富集后进行测定，并做加标回收试验，结果见表1。
表1 样品分析结果
3 结语
锌是人体必需的微量元素之一,缺锌会影响DNA、RNA 及蛋白质的合成, 导致生长迟缓, 智力衰退； 锌过量同样有害, 长期低剂量暴露会引起慢性中毒, 大剂量暴露可引起急性中毒。因此, 锌的测定对研究生命科学和生物医学具有重要意义。通过以上实验分析可知，原子吸收光谱法测定水样中锌含量是一项行之有效的方法，与传统的测定方法相比，具有操作简单、安全性好、灵敏度高和干扰小等优点，是一种比较理想的金属元素测定方法，相信在往后的金属元素测定实验中有更为广泛的应用及推广。
参考文献
[1] 候炜;李晓燕.火焰原子吸收光谱法测定水中锌的不确定度评定[J].内蒙古大学学报（自然科学版）.2010年第02期
[2] 李晶;李杰.火焰原子吸收光谱法测定牛奶中锌含量的研究[J].安徽农业科学.2011年第09期
[3]罗俊粦, 孙大华. 微量元素锌对机体的影响作用[ J] .现代医药卫生, 2006, 22 ( 3) : 357-358.
[4] 林光西, 徐霞, 张静梅. ICP- MS 测定土壤样品中的有效锰、铜和锌[ J] . 光谱试验室, 2006, 23 ( 6) : 1267-1270.