CN106093174A - 一种电热板消解/icp‑ms法检测废糖蜜中7种重金属含量的测定方法 - Google Patents

一种电热板消解/icp‑ms法检测废糖蜜中7种重金属含量的测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电热板消解ICP‑MS法检测废糖蜜中7种重金属含量的测定方法，其包括如下步骤，1)样品前处理：量取废糖蜜，然后对其进行电热板加热消解、消解完毕后，用2mL硝酸溶液将锥形瓶中的残留物溶解洗入25mL容量瓶中，用超纯水多次冲洗定容至容量瓶刻度，摇匀，作为试样溶液，待上机测定；2)除了不加废糖蜜样品外，利用所述的步骤1)配制多份空白溶液；3)用含Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni、V的多元素混合标准贮备液配制成标准溶液，并测定其工作曲线；4)ICP‑MS测定。本发明的方法简单、快速，能高效、准确地检测出废糖蜜中重金属的含量。

Description

一种电热板消解/ICP-MS法检测废糖蜜中7种重金属含量的测 定方法
技术领域
本发明涉及一种重金属含量的测定方法，具体是一种电热板消解ICP-MS法检测废糖蜜中7种重金属含量的测定方法。
背景技术
甘蔗废糖蜜是制糖工业的副产物之一，是制糖过程末段糖膏分离砂糖滤下的黑褐色粘稠液体，其产量约占原料甘蔗的2.5-3.0％，其含有蔗糖(约30％)、转化糖(约20％)、胶体(约10％)和灰分(15％)等物质，此外还含有大量可以被微生物利用的微量元素，是一种宝贵的经济资源。甘蔗废糖蜜在广西主要用途是生产酒精和酵母，部分作为焦糖色素、衣康酸、山梨醇、葡萄糖酸钠、柠檬酸和丙酮丁醇等高附加值产品的原料。
为了推进我国制糖业健康发展，促进糖业副产物综合利用，保障食糖及甘蔗废糖蜜高附加值产品安全，有必要利用现代仪器分析技术对甘蔗废糖蜜中多种重金属元素进行系统研究。甘蔗废糖蜜具有浓度高、粘度大，流动性差等特点，干扰大成为分析其重金属含量的难点，因此，建立甘蔗废糖蜜中多种重金属元素检测关键技术对于评价甘蔗废糖蜜产品质量有着非常重要的意义。
目前，国内缺少一种高效、统一的分析方法来检测甘蔗废糖蜜中重金属元素，而且关于类似样品的测定方法研究报道极少。电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)是质谱分析方法之一，也是近年来发展最快的无机痕量元素分析技术之一。目前，已有研究者已研究样品经微波消解后采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定，结果均发现与其它测定方法相比，具有仪器检出限低、线性范围宽、重复性好、可同时测定多种元素，缩短时间等优势。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，建立电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定甘蔗废糖蜜中铜、锌、铅、镉、铬、镍、钒7种重金属元素含量的分析方法，实现对甘蔗废糖蜜中重金属元素全面、快速的检测分析，应用于甘蔗废糖蜜产品生产过程的质量控制与分析，为甘蔗废糖蜜分析方法标准的建立奠定基础。。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：一种电热板消解ICP-MS法检测废糖蜜中7种重金属含量的测定方法，其包括如下步骤，
1)样品前处理：1-1.量取废糖蜜样品5g，放入锥形瓶中；1-2.往盛装样品的锥形瓶中加入20-25mL浓硝酸，硝酸与废糖蜜样品的体积质量比为2-2.5:1，摇匀插入小漏斗，静置25-30min，完成预消解；
1-3.将完成预消解后的废糖蜜连同锥形瓶置于电热板上加热消解，电热板温度控制在180±5℃，消煮至4-5mL后在通风橱下冷却，加入15mL王水继续在电热板上加热消解，电热板温度控制在180±5℃，消煮至1-2mL透明液体；1-4.消解完毕后，加入2mL体积比为50％的硝酸溶液将锥形瓶中的残留物溶解洗入25mL容量瓶中，用超纯水多次冲洗定容至容量瓶刻度，摇匀，作为试样溶液，待上机测定；
2)除了不加废糖蜜样品外，利用所述的步骤1)，配制多份空白溶液；
3)用含Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni、V的多元素混合标准贮备液配制成标准溶液，并测定其工作曲线；
4)ICP-MS测定：
用仪器调谐液调整ICP-MS仪器测量参数，选取63Cu、66Zn、208Pb、111Cd、52Cr、60Ni、51V作为待测元素的质量数，72Ge，115In，209Bi为内标元素，按照顺序依次测定标准溶液、空白溶液和试样溶液中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni、V的含量，若样品浓度超过标准曲线，将样品稀释后重新测定。
所述步骤1-1中的废糖蜜样品取自制糖工艺过程中产生的废糖蜜。
所述步骤1-2中的锥形瓶置于通风橱中静置。
所述步骤1-2中的浓硝酸为优级纯，浓硝酸的质量百分比浓度为65％。
所述步骤1-3的消煮反应期间晃动锥形瓶，以便气体释放和有机成分快速分解。
所述步骤3)中的标准溶液用1％或2％的硝酸溶液稀释配制，标准系列质量浓度分别为0,0.5,1.0,5.0,10.0,50.0,100.0,200.0ug/L。
所述步骤4)中的仪器调谐液内含Li、Y、Tl、Ce、和Co，质量浓度为1ug/L。
所述步骤4)中的ICP-MS仪器的仪器参数为：RF发射功率/W：1550；雾化器：玻璃同心雾化器；雾化室温度/：2℃；采样锥/截取锥：1.0/0.4镍锥；雾化气流量：1.03L·min-1；等离子体气流量：15.00L·min-1；采样模式：全定量；测量点：3点；重复次数：3次；双电荷数/％：Ce++/Ce+＜2.0；氧化物/％：CeO+/Ce+＜1.5；采样深度：10.00mm。
本发明的优势在于：先针对样品进行电热板消解的前处理方法，这样可使样品能够快速彻底分解，提供工作效率；再结合电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)，可实现同时快速检测多种重金属元素，且具有检测限低，检测范围宽等优点，从而体现了本发明的方法具有简单， 快速，高效，准确等优势。
具体实施方式
以下结合较佳实施例对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。
本发明涉及一种电热板消解ICP-MS法检测废糖蜜中7种重金属含量的测定方法，该方法利用到电热板及电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)，可检测废糖蜜中7种重金属含量，其具体步骤如下所示：
1)样品前处理：
1-1.称取废糖蜜样品5g(精确至0.0001g)，放入150mL锥形瓶中；
1-2.往盛装样品的锥形瓶中加入20-25mL浓硝酸，摇匀插入小漏斗，静置25-30min，完成预消解；
1-3.将完成预消解后的废糖蜜连通锥形瓶置于电热板上加热消解，电热板温度控制在180±5℃，消煮至约5mL后在通风橱下冷却，加入15mL王水继续在电热板上加热消解，电热板温度控制在180±5℃，消煮至约1-2mL透明液体。
1-4.消解完毕后，加入2mL体积比为50％的硝酸溶液将锥形瓶中的残留物溶解洗入25.0mL容量瓶中，用超纯水多次冲洗定容至容量瓶刻度，摇匀，作为试样溶液，待上机测定；
2)配制三份空白溶液：
在空锥形瓶中依次加入20-25mL质量百分比浓度为65％的浓硝酸，和15mL王水，摇匀插入小漏斗，于通风橱中静置25-30min，然后置于电热板上加热消解，电热板温度180±5℃，消煮至约1-2m,用2mL体积比为50％的硝酸溶液将锥形瓶中的残留物溶解洗入10mL容量瓶中，用超纯水多次冲洗定容至容量瓶刻度，摇匀，作为空白溶液。依此方法，做三份空白溶液。
3)配置标准溶液，并测定其工作曲线：
标准溶液是用体积百分比浓度为1％或2％的硝酸溶液稀释多元素混合标准贮备液配制而成，定容至50mL容量瓶中，标准系列质量浓度分别为0,0.5,1.0,5.0,10.0,50.0,100.0,200.0ug/L。上述的多元素混合标准贮备液中含Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni、V。
4)ICP-MS测定：
用含Li、Y、Tl、Ce、和Co，质量浓度为1ug/L的仪器调谐液调整ICP-MS仪器测量参数，使仪器处于最佳条件：RF发射功率/W：1550；雾化器：玻璃同心雾化器；雾化室温度/：2℃；采样锥/截取锥：1.0/0.4镍锥；雾化气(氩气)流量：1.03L·min-1；等离子体气(氩气)流量：15.00L·min-1；采样模式：全定量；测量点：3点；重复次数：3次；双电荷数/％：Ce++/ Ce+＜2.0；氧化物/％：CeO+/Ce+＜1.5；采样深度：10.00mm。选取63Cu、66Zn、208Pb、111Cd、 52Cr、60Ni、51V作为待测元素的质量数，72Ge，115In，209Bi为内标元素，按照顺序依次测定标准溶液、空白溶液和试样溶液，若样品浓度超过标准曲线，将样品稀释后重新测定。
上述仪器调谐液为美国Agilent公司生产，ICP-MS为Agilent7700e型。
试验结果：Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni、V，7种元素测定分别所对应的标准曲线，线性关系良好，相关系数为0.9998-1.0000。本方法检出限为0.004mg/kg～0.268mg/kg，测定下限为0.0164mg/kg～1.07mg/kg，实际样品测定精密度为0.86％-1.74％，回收率为85.2％-100.1％。
方法检出限和测定下限：
当废糖蜜取样量为5g时，全量消解的方法检出限为0.004mg/kg～0.268mg/kg，测定下限为0.0164mg/kg～1.07mg/kg。
根据《环境监测分析方法标准制修订技术导则》(HJ168-2010)附录A中对方法检出限的一般确认方法，按照样品分析的全部过程，重复n(n≥)次空白试验，按公式(1)计算方法检出限。
MDL＝t(n-1,0.99)×S (1)
式中：MDL—方法检出限；
n—样品的平行测定次数；
t—自由度为n-1，置信度为99％时的t分布(单侧)；
S—n次重复测定的标准偏差；
单一实验室重复7次空白实验，t(n-1,0.99)＝3.143，方法检出限测试数据见表1。
表1方法检出限和测定下限测试数据表
表2试剂空白加标回收率测定结果
表3废糖蜜样品加标回收率测定结果
综上所述，本发明采用电热板消解前处理方法，用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)分析测定消解液中铜、锌、铅、镉、铬、镍、钒7种元素的含量，选取63Cu、66Zn、208Pb、111Cd、52Cr、60Ni、51V作为待测元素的质量数，在线加入内标元素72Ge，115In,209Bi。一定质荷比的待测离子的质谱信号响应与进入质谱仪中的离子数是成正比例关系，通过质谱仪的信号计数可以测定样品元素的浓度，采用标准曲线法计算7种重金属元素含量。
电热板消解的前处理方法，可使样品能够快速彻底分解，提供工作效率；结合电感耦合等离子质谱仪，可实现同时快速检测多种重金属元素，且具有检测限低，检测范围宽等优点，因此本发明的方法简单、快速，能高效、准确地检测出废糖蜜中重金属的含量。
需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉 此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电热板消解ICP-MS法检测废糖蜜中7种重金属含量的测定方法，其特征在于，包括如下步骤，
1)样品前处理：
1-1.量取废糖蜜样品，放入锥形瓶中；
1-2.往盛装样品的锥形瓶中加入20-25mL浓硝酸，硝酸与废糖蜜样品的体积质量比为2-2.5:1，摇匀插入小漏斗，静置25-30min，完成预消解；
1-3.将完成预消解后的废糖蜜连同锥形瓶置于电热板上加热消解，电热板温度控制在180±5℃，消煮至4-5mL后在通风橱下冷却，加入15mL王水继续在电热板上加热消解，电热板温度控制在180±5℃，消煮至1-2mL透明液体；
1-4.消解完毕后，加入2mL体积比为50％的硝酸溶液将锥形瓶中的残留物溶解洗入25mL容量瓶中，用超纯水多次冲洗定容至容量瓶刻度，摇匀，作为试样溶液，待上机测定；
2)除了不加废糖蜜样品外，利用所述的步骤1)，配制多份空白溶液；
3)用含Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni、V的多元素混合标准贮备液配制成标准溶液，并测定其工作曲线；
4)ICP-MS测定：
用仪器调谐液调整ICP-MS仪器测量参数，选取63Cu、66Zn、208Pb、111Cd、52Cr、60Ni、51V作为待测元素的质量数，72Ge，115In，209Bi为内标元素，按照顺序依次测定标准溶液、空白溶液和试样溶液中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni、V的含量，若样品浓度超过标准曲线，将样品稀释后重新测定。
2.根据权利要求1所述的电热板消解ICP-MS法检测废糖蜜中7种重金属含量的测定方法，其特征在于，所述步骤1-1中的废糖蜜样品取自制糖工艺过程中产生的废糖蜜。
3.根据权利要求1所述的电热板消解ICP-MS法检测废糖蜜中7种重金属含量的测定方法，其特征在于，所述步骤1-2中的锥形瓶置于通风橱中静置。
4.根据权利要求1所述的电热板消解ICP-MS法检测废糖蜜中7种重金属含量的测定方法，其特征在于，所述步骤1-2中的浓硝酸为优级纯，浓硝酸的质量百分比浓度为65％。
5.根据权利要求1所述的电热板消解ICP-MS法检测废糖蜜中7种重金属含量的测定方法，其特征在于，所述步骤1-3的消煮反应期间晃动锥形瓶，以便气体释放和有机成分快速分解。
6.根据权利要求1所述的电热板消解ICP-MS法检测废糖蜜中7种重金属含量的测定方法，其特征在于，所述步骤3)中的标准溶液用1％或2％的硝酸溶液稀释配制，标准系列质量浓度分别为0,0.5,1.0,5.0,10.0,50.0,100.0,200.0ug/L。
7.根据权利要求1所述的电热板消解ICP-MS法检测废糖蜜中7种重金属含量的测定方法，其特征在于，所述步骤4)中的仪器调谐液内含Li、Y、Tl、Ce、和Co，质量浓度为1ug/L。
8.根据权利要求1所述的电热板消解ICP-MS法检测废糖蜜中7种重金属含量的测定方法，其特征在于，所述步骤4)中的ICP-MS仪器的仪器参数为：RF发射功率/W：1550；雾化器：玻璃同心雾化器；雾化室温度/：2℃；采样锥/截取锥：1.0/0.4镍锥；雾化气流量：1.03L·min-1；等离子体气流量：15.00L·min-1；采样模式：全定量；测量点：3点；重复次数：3次；双电荷数/％：Ce++/Ce+＜2.0；氧化物/％：CeO+/Ce+＜1.5；采样深度：10.00mm。
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