云南11选5开奖结果

超声波萃取用于土壤中重金属镉的形态分析

随着现代社会的快速发展,人类与重金属镉(Cd)的接触机会大大增多。Cd被人体吸收后主要分布于肾与肝,与低分子蛋白质结合会对人体造成严重的危害。人类生活中产生了大量的重金属镉(Cd)。Cd中毒主要表现为肺部损伤和肾功能损害,导致肾小管损害、肺水肿、肺气肿,人体长期摄入Cd会导致骨质疏松、腰病、脊柱畸形等。
 
目前,对重金属Cd的研究已从单纯的总量、单质分析转移到形态分析。研究者们广为接受的分析方法是Tessier法[1],将Cd在土壤中的存在形态分为5种:可交换态(含水溶态)、碳酸盐结合态、Fe-Mn氧化物结合态、有机物和硫化物结合态及残渣态[1-2]。大多数改进的系列萃取法都是基于此方法[3]
 
尽管Tessier法已被广泛应用,但它操作时间较长,仅前4步就需要17.5h。为了减少分析时间,Perez-Cid等[4]利用超声波加速了Tessier连续萃取。本研究将在 Tessier常规振荡法的基础上,用超声波的机械效应、空化效应和热效应对Tessier法进行改进,分析了杭州市小和山土壤样品中重金属Cd的
 
形态,比较了常规Tessier法和超声波萃取土壤中重金属Cd形态的结果。
 
                                                       
                                                                 
1.1     设备与试剂                                                  
                                                                 
    AA-6300C 原子吸收光谱仪,日本岛津;               数显鼓风干燥箱;         微波消解仪;
                    GZX-9070MBE         MDS-8G   TS-
1102 振荡器;       电子分析天平;     离心机;       酸度计。              
      BS124S       TG18K         PB-10                    
    所有试剂均为分析纯。                                              
1.2     试验方法                                                      
                                                                 
1.2.1  品  理                                                  
    从杭州市小和山采得土壤样品,在常温下风干,挑拣去除树根须、小石块等杂物。用研钵粉碎,并过
200目筛,储存。                                                    
1.2.2  定方法                                                  
    常规                                     过尼龙筛的样品放入带盖的离心管中,分别
    Tessier 和超声波改进萃取法的操作步骤如下:将    
                                      1g                  
加入 8mL 氯化镁(   /, ),   醋酸钠(     /,     )、   盐酸羟胺(       /, 醋酸)、
        1molLpH7 8mL     1molL pH5 8mL   0.04molL25%  
      硝酸(   /)   过氧化氢(   )和 2.5mL 醋酸铵(   /,   硝酸),进行可交换态、
1.5mL     0.01molL+5.5mL       30%         3.2molL20%        
碳酸盐结合态、     氧化物结合态、有机物和硫化物结合态的萃取。萃取过程在离心管中进行,每一形态萃
            Fe-Mn                                                  
取后离心,上清液用于Cd的测定,剩余物中加入去离子水洗涤,离心,弃去上清液,残余物供下一步萃取。
1.3     Cd 的测定                                                    
                                                             
    用原子吸收光谱仪进行检测。测定条件如下:灯电流       ,波长     ,狭缝   ,工作压力
                                          4mA 228.8nm     0.7nm  
                                                             
0.35±10% MPa                                                  
1.4     萃取效率                                                      
                                                                 
    萃取效率的计算公式如下:                                              
                              萃取效率                          
                                    TE×100%                
式中:   —超声波改进法萃取出的 Cd 含量, ;   —常规       法萃取出的 Cd 含量, 。  
      UE                 μ TE     Tessier           μ  

2 结果与讨论
 
2.1 可交换态Cd超声条件的确定
 
考察超声波萃取温度、时间和功率对可交换态
 
Cd的影响。
 
参照常规Tessier法的提取条件,先选择萃取温度22 ℃,超声波的萃取功率220W,当萃取时间在5~25min时,可交换态 Cd的萃取效率呈先增大后减小的趋势(表1),其萃取效率在85.1%~99.8%,在10min时达**大萃取效率99.8%故将10min定
为超声波萃取可交换态的时间。
 

 
 
 
表1 超声波萃取时间对可交换态Cd萃取效率的影响
 
Table1 Influenceofultrasonictimeonextractionrate
 
forexchangeablefractionCd
 
超声波萃取时间/ 萃取效率/
min
85.1
10 99.8
15 96.4
20 95.3
25 93.5

226 浙江科技学院学报 26
     
         
 
当超声波的萃取功率为220W,萃取时间为10min时,萃取温度由20℃上升到60℃,可交换态Cd的萃取效率呈先增大后减小的趋势(表2),萃取效率在100.7%~107.8%间,在萃取温度为30℃时达**大值,为107.8%,故取**佳温度为30℃。
 
然后,进行超声波功率的试验,选择超声波萃取温度30℃,超声波萃取时间10min,当超声波功率由
 
176W增加到264W 时,萃取效率先增大后减小,在242W 时达**大值,为105.7%(表3),故确定超声波功率为242W。
 
超声波萃取温度对可交换态 Cd 萃取效率的影响 超声波功率对可交换态 Cd 萃取效率的影响
             
  Table2 Influenceofultrasonictemperatureon Table3 Influenceofultrasonicpoweronextraction
    extractionrateforexchangeablefractionCd     rateforexchangeablefractionCd
               
    超声波萃取温度/ 萃取效率/   超声波功率/ 萃取效率/
             
    20   103.7     176   88.2
    30   107.8     198   100.0
    40   103.1     220   101.8
    50   101.9     242   105.7
    60   100.7     264   103.0
                     
 
2.2 碳酸盐结合态Cd超声条件的确定
 
选择不同的超声波萃取时间、超声波功率和萃取温度,考察碳酸盐结合态Cd的萃取效率。
 
参照常规Tessier法的提取条件,先选择萃取温度23 ℃,超声波功率200W,当萃取时间从20min
 
增加到60min时,碳酸盐结合态Cd的萃取效率在30min时达**大值,为102.4%(表4),故将30min定
 
为超声波萃取碳酸盐结合态Cd的时间。
 
选定超声波功率为200W,萃取时间为30min,当萃取温度由20 ℃上升到60 ℃时,碳酸盐结合态
 
Cd的萃取效率呈先增大后减小的趋势(表5),在30℃时达到**大值,为106.1%,故将30℃定为超声波萃取碳酸盐结合态Cd的温度。
 
表4 超声波萃取时间对碳酸盐结合态Cd萃取效率的影响 表5 超声波萃取温度对碳酸盐结合态Cd萃取效率的影响
 
Table4 Influenceofultrasonictemperatureonextraction Table5 Influenceofultrasonictimeonextractionrate
rateforcarbonateboundedformCd   forcarbonateboundedformCd    
               
超声波萃取时间/ 萃取效率/   超声波萃取温度/ 萃取效率
min      
20 101.1   20 103.3    
30 102.4   30 106.1    
40 102.1   40 103.3    
50 101.5   50 104.7    
60 99.4   60 102.4    
               
 
然后,进行超声波功率的试验,选择萃取温度
 
    ,萃取时间 ,当超声波功率从     超声波功率对碳酸盐结合态 Cd 萃取效率的影响
30℃ 88W      
          30min           Table6 Influenceofultrasonicpoweronextraction
加到 264W 时,萃取效率先增大后减小(表 ),在          
                          rateforcarbonateboundedformCd
      时达到**大值,为       ,故确定超声波    
242W 102.4%            
    超声波功率/ 萃取效率/
                     
功率为                            
                                 
    242W                       88   95.4
                                   
2.3   Fe-Mn 氧化物结合态 Cd 超声波萃取条件的   132   98.1
                               
    确定                           198   99.9
  选定不同的超声波功率、萃取温度和萃取时   220   101.5
    242   102.4
间,考察Fe-Mn氧化物结合态Cd的萃取效率。       264   100.8
             

第3期 郭小青,等:超声波萃取用于土壤中重金属镉的形态分析 227
 
      参照常规 Tessier 法的提取条件,先选       超声波萃取时间对           氧化物结合态     萃取效率的影响
                                                                                 
  定超声波功率220W,萃取温度95℃,当萃     Fe-Mn Cd
                                                 
            Table7 Influenceofultrasonictimeonextractionrate
  取时间从               增加到             时,                  
  5min                                                                                    
                              25min   Fe-Mn                 forFe-MnoxidescombinationformCd    
  化物结合态Cd的萃取效率先增大后减小,                  
                                                                 
          超声波萃取时间/                 萃取效率
                                                                                                       
                  时达**大值,为                 (表 ),故                               min                          
  15min 102.1%                                                                
                                                                                          98.1    
                    定为超声波萃取                 氧化物                                                  
  15min Fe-Mn                       10                         99.4    
                                                                                             
  结合态 Cd 的时间                                                               15                         102.1    
     
      超声波萃取功率为220W,萃取时间                       20                         100.5    
                            25                         99.1    
                  ,萃取温度在               时萃取效率**                                                  
                  95℃                                                                
15min  
  大,**佳温度选定95℃。                                                                                            
      超声波功率的选定同前两态,**终选定萃取功率为242W。                                      
2.4   有机物和硫化物结合态 Cd 超声条件的确定                                                      
   
      参照常规Tessier法的提取条件,先选定超声波功率220W,萃取温度85℃,当萃取时间从5min增
  加到 30min 时,有机物和硫化物结合态 Cd 的萃取效率在         时达**大值,故将 25min 定为超声波萃
                                                                    25min                            
  取有机质态Cd的时间。                                                                                              
      超声波功率为 220W ,萃取时间为             ,萃取温度从 70℃ 上升到 95℃ ,在 75℃   时萃取效率**大
                                                          25min                                          
  值,故**佳温度选定75℃。                                                                                      
      超声波功率的选定同前两态,**终选定萃取功率为242W。                                      
2.5 种方法的比较                                                                                                      
 
      常规   Tessier 法和超声波改进萃取法的操作条件见表       。将超声波改进萃取法用于小和山土壤样品
 
        的形态分析                                                                 法的测定结果见表       。由表     可知, 种方
  Cd   。采用超声波改进萃取法与常规 Tessier      
   
  法的测定值相当。又由表 可知,常规             法萃取前 种形态需要       ,而超声波改进萃取法只要
  Tessier 17.5h
      ,表明超声波改进萃取法具有缩短操作时间的优点。                                            
1.8h
                                                            常规           法和超声波改进萃取法的操作条件                        
  Tessier
                            Table8     Tessiersequentialandultrasonicmodifiedconditionsofconventionalextraction      
   
  常规   超声波改进萃取法
     
        的形态                                         萃取剂                                   Tessier           (功率242W)
    Cd                                                                                              
         
时间/ 温度/ 时间/ 温度/
  min min
    可交换态     8mL 氯化镁(                                 60           25           10     30
                                            1molLpH7                                                
    碳酸盐态     8mL 醋酸钠(                                   480           25           30     30
                                            1molLpH5                                                
  Fe-Mn 氧化物态 8mL 盐酸羟胺(           / ,     醋酸)             240           96           15     95
                                        0.04molL25%                                            
                              1.5mL 硝酸(         /)         过氧化氢(     120           85                        
                                        0.01molL+2.5mL         30%                                            
    有机物和硫     3mL 过氧化氢(                                       120           85                        
                            30%                                                                      
    化物结合态     1.5mL 硝酸(         /)         过氧化氢(                               25     75
                                        0.01molL+5.5mL         30%                                        
                              2.5mL 醋酸铵(         / ,     硝酸)             30           25           30     25
                                            3.2molL   20%                                              
 
由表9可知,小和山土壤样品中可萃取的重金属Cd主要存在于**、二种形态,即可交换态和碳酸盐结合态,这与文献[6]的结果一致。在低浓度时,用改进的超声波萃取法得到的**、二种形态分别是
 
0.998μg和1.024μ而用常规的Tessier法分别是1.032μg和1.014μ在中浓度时用改进的超声波萃取法得到的**二种形态分别是1.220μg和1.061μ而用常规的 Tessier法分别是1.241μ和1.101μ;在高浓度时,用改进的超声波萃取法得到的**、二种形态分别是10.109
μg和2.865μ而用常规的Tessier法分别是10.250μg和2.764μ

228           浙江科技学院学报         26
                               
                       
      超声波萃取法( )和常规   法( )的分析结果比较        
          UE     Tessier TE              
  Table9 Resultcomparisonbetweenultrasonicextractionandconventionalextraction      
                                   
          低浓度         中浓度       高浓度      
                               
Cd的形态   萃取     萃取     萃取
      UE   TE     UE TE     UE TE      
      ( · -1)( · -1)效率/   ( · -1)( · -1)效率/   ( · -1)( · -1)效率/
      μg g   μg g   μg g μg g   μg g μg g    
可交换态 0.998 1.032 96.7   1.220 1.241 98.3   10.109 10.250   98.6
           
碳酸盐结合态 1.024 1.014 100.9   1.061 1.101 96.4   2.865 2.764 103.6
         
Fe-Mn 氧化物结合态 0.054 0.056 96.4   0.110 0.111 99.1   0.431 0.441   97.7
         
有机物和硫化物结合态 0.051 0.052 98.1   0.135 0.135 100.0   0.245 0.250   98.0
           
                                   
 
3 结 语
 
常规Tessier法广泛用于重金属的形态分析,但是操作时间过长。与常规 Tessier法比较,用超声波改进的萃取法,不但能缩短操作时间,还能提高萃取效率,这与文献[7]的结果一致。用常规Tessier法和超声波改进萃取法2种方法,从杭州市小和山土壤中萃取各形态的Cd,结果有很大的相似性,而超声波改进萃取法的操作时间远远少于常规Tessier法,而其萃取效率与常规Tessier法的效率相当。
云南11选5开奖结果 云南11选5 云南11选5走势图 云南11选5开奖结果 大赢家棋牌 云南11选5走势图 云南11选5走势图 云南11选5 云南11选5走势图 云南11选5走势图