CN109781829B - 一种基于金属有机骨架材料Fe-BTC的痕量铋分析方法 - Google Patents

一种基于金属有机骨架材料Fe-BTC的痕量铋分析方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109781829B
CN109781829B CN201910071868.3A CN201910071868A CN109781829B CN 109781829 B CN109781829 B CN 109781829B CN 201910071868 A CN201910071868 A CN 201910071868A CN 109781829 B CN109781829 B CN 109781829B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sample
samples
bismuth
btc
soil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910071868.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109781829A (zh
Inventor
高英
贾玉涛
牟青
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Univeristy of Technology
Original Assignee
Chengdu Univeristy of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Univeristy of Technology filed Critical Chengdu Univeristy of Technology
Priority to CN201910071868.3A priority Critical patent/CN109781829B/zh
Publication of CN109781829A publication Critical patent/CN109781829A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109781829B publication Critical patent/CN109781829B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

一种基于金属有机骨架材料Fe‑BTC的痕量铋分析方法，是利用新型材料对Bi的高效选择性吸附，有效去除共存金属离子干扰，同时利用该材料对Bi的光催化活性，将吸附后的Bi在甲酸和乙酸混合酸介质中，通过紫外光还原，将其转化为挥发性形态，并在载气的作用下传输至电感耦合等离子体质谱检测。方法的检出限可达0.3ng L‑1,将样品富集10倍后其检出限可低至0.04ng L‑1，可用于复杂基体样品中痕量以及超痕量样品的分析。本发明具有操作简便、环境友好、灵敏度高、样品基体干扰小、检测限低的等特点，可以准确用于环境样品中痕量铋的含量测定。

Description

一种基于金属有机骨架材料Fe-BTC的痕量铋分析方法
技术领域
本发明涉及一种痕量铋分析方法，属于环境分析领域。
背景技术
铋是一种金属元素，由于特殊的理化性质，其在各行各业中的应用越来越广泛，比如半导体、化妆品、医药、合金、化工催化剂，冶金添加剂和铀核燃料的制备等领域(Analytical Sciences the International Journal of the Japan Society forAnalytical Chemistry 2007,23,1203.)。铋一直被认为是无毒元素，但随着研究发现其对人体及其他生物并不是无害的，经证实，在口服了铋化合物后，该元素会进入神经系统并损害运动神经元；在慢性暴露中，铋会引起肾病、骨关节病和肝炎等疾病(Environ MonitAssess 2015,187,4125；J.Anal.At.Spectrom.,2003,18,787–789)，所以随着铋的积累，其对生物体的危害也是不容忽视的，故而对环境样品中铋的检测分析具有重要意义。目前对环境样品中痕量铋的检测主要是利用原子光谱技术(电感耦合等离子体质谱仪，电感耦合等离子体发射光谱仪，原子吸收光谱仪和电热原子吸收光谱仪)(Talanta 2009,80,127-132；Anal Chim Acta 2015,860,8-14.)。在这些分析仪器中，电感耦合等离子体质谱具有多元素同时测定、灵敏度高、易与其它分析技术结合等优点而更受欢迎(TrAC Trends inAnalytical Chemistry 2011,30,1672-1684.)，但由于环境样品特别是环境水样中铋的含量极低，传统的雾化器进样装置进样效率较低，检测灵敏度达不到要求。针对合金等样品中痕量铋分析时，样品基体干扰严重，需经过纯化或萃取过程之后方能测定，这无疑大大增加了样品污染和损失的几率。因此，发展一种复杂基体样品中痕量以及超痕量铋的分析方法尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于利用金属有机骨架材料Fe-BTC对铋的吸附及光催化相结合，提供一种简单、快速且高灵敏的痕量铋分析方法。
(1)金属有机骨架材料Fe-BTC的合成：
称取0.27g六水氯化铁和0.21g 1，3，5-均苯三羧酸，将其混合物溶解到5mL二甲基甲酰胺溶液中。将混合溶液搅拌十分钟使其混合均匀，然后将混合溶液转移到25mL不锈钢高压反应釜内，在150℃条件下加热24h，待反应结束后，将所得到的红色凝胶用二甲基甲酰胺清洗一遍然后用超纯水清洗至清洗液为无色透明即可。之后将清洗过后的Fe-BTC聚合物放入真空干燥箱中60℃干燥6h得到红色晶体物质，将其在玛瑙研钵中研磨至粉末状并放入干燥的离心管中备用。
(2)样品中痕量铋分析过程：
合金、土壤及水系沉积物样品消解具体步骤如下:
合金样品：准确称取0.1g样品于聚四氟乙烯消解罐内胆中，加入5mL王水，室温条件下使其缓慢溶解，待溶解完全后，将其放在电热板上200℃赶酸，待其蒸干后用0.02％HCl复溶至10mL备用；
土壤及水系沉积物样品：分别准确称取0.15g土壤及水系沉积物样品于10mL消解罐内，加入2.5mL HNO3和1mL HClO4，盖上盖子于烘箱200℃加热1.5小时，待其冷却后加入1.5mL HF放入密封套于烘箱内200℃加热2小时，之后将消解罐取出于电热板上200℃加热2小时驱赶HF至样品接近干燥，然后将样品复溶至10mL 0.02％HCl备用。
吸取消解并稀释后的合金、土壤、水系沉积物于10mL离心管内，加入6mg Fe-BTC，在室温条件下摇匀，并放置10分钟待其完全吸附，然后将样品溶液离心去除上清液；在下层固体中加入1mL甲酸和3mL乙酸并用超纯水定容至10mL。将样品溶液通入光化学反应器中(19W的三通紫外灯管)，在紫外光照射下铋被还原为挥发性的(CH3)3Bi并用氩气将其经气液分离器通入电感耦合等离子体质谱进行检测，将所得信号值与标准曲线进行对比计算样品溶液中铋的浓度。另可利用Fe-BTC对铋的吸附作用可将样品溶液富集10倍并用同样的方法进行检测。
发明效果：
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)利用Fe-BTC的光催化作用，发展新型的光化学蒸气发生体系作为ICPMS的样品引入方法，大大提高了样品的进样效率和分析灵敏度；
(2)利用Fe-BTC对Bi的高效吸附作用，消除了样品基体干扰，其抗干扰能力明显增强；
(3)方法整合了Fe-BTC的光催化和吸附特性，简化了样品预处理过程，有效降低了样品污染和损失的可能性；减小了试剂消耗，缩减了分析成本。
(4)相比现有的方法，在方法灵敏度和检出限等方面具有明显优势，方法检出限可达0.3ng L-1，富集10倍后检出限可达0.04ng L-1，有效解决现有方法应用于环境水体中Bi测定时测不准、测不到的问题。
附图说明
图1基于金属有机骨架材料Fe-BTC的痕量Bi分析流程示意图
图2光照前后Fe-BTC的XRD及FT-IR表征对比图
图3基于金属有机骨架材料Fe-BTC的痕量Bi分析标准曲线
具体实施方式
实施例1
分别称取6mg Fe-BTC干燥粉末于离心管内，各加入0、100μL、200μL、500μL、1mL、2mL、5mL的10ng/mL铋标准溶液，用去离子水定容至10mL，将其在室温下静置10分钟待Fe-BTC将铋完全吸附。然后将溶液离心去除上层清液，分别加入1mL甲酸和3mL乙酸并用去离子水定容至10mL。之后将样品溶液通过蠕动泵通入19W的三通紫外灯中，溶液在紫外灯中停留光照50s并产生挥发性气体，由氩气推送经气液分离器进入电感耦合等离子体质谱检测，并将所测得数据绘制标准曲线。
分别吸取水样、消解并稀释后的土壤，水系沉积物及合金国标样品于10mL离心管内，加入6mg Fe-BTC干燥粉末(控制溶液的pH在4-7范围内)，在室温下摇匀，并静置10分钟待Fe-BTC将铋完全吸附。然后将溶液离心去除上层清液，下层固体中分别加入1mL甲酸和3mL乙酸并用去离子水定容至10mL。之后将样品溶液通过蠕动泵通入19W的三通紫外灯中，溶液在紫外灯中停留光照50s并产生挥发性气体，由氩气推送经气液分离器进入电感耦合等离子体质谱检测，并将所测得数据与标准曲线对比计算出样品中的铋浓度。
采用实例1测得环境水样中中铋的浓度见表1，与加标测量值对比，所得回收率分别为101％和95％，表明测定结果准确。
表1环境水样中铋的浓度检测结果
样品 测定值(n＝3) 加标量 加标测定值(n＝3) 加标回收率
砚湖 0.0065±0.0004μg L-1 0.015μg L-1 0.0217±0.0002μg L-1 101％
东风渠 0.0054±0.0003μg L-1 0.010μg L-1 0.0149±0.0006μg L-1 95％
采用实例1测得土壤，水系沉积物及合金国标样品中铋的浓度见表2，与标准值吻合良好，表明测定结果可靠。
表2国标样品中铋的浓度检测结果
样品 标准值 测定值(n＝3)
GBW07401(土壤) 1.2±0.1μg g-1 1.20±0.09μg g-1
GBW07310(水系沉积物) 0.38±0.04μg g-1 0.38±0.03μg g-1
GBW01622(镍铁合金) 0.5±0.2μg g-1 0.48±0.05μg g-1

Claims (1)

1.一种基于金属有机骨架材料的痕量铋分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：金属有机骨架材料Fe-BTC的合成：
步骤1.1：称取0.27g六水氯化铁和0.21g 1，3，5-均苯三羧酸，将其混合物溶解到5mL二甲基甲酰胺溶液中；
步骤1.2：将混合溶液搅拌十分钟使其混合均匀，然后将混合溶液转移到25mL不锈钢高压反应釜内，在150°C条件下加热24h，待反应结束后，将所得到的红色凝胶用二甲基甲酰胺清洗一遍然后用超纯水清洗至清洗液为无色透明；
步骤1.3：将清洗过后的Fe-BTC聚合物放入真空干燥箱中60°C干燥6h得到红色晶体物质，将其在玛瑙研钵中研磨至粉末状并放入干燥的离心管中备用；
步骤2：样品中铋的检测：
步骤2.1：合金、土壤及水系沉积物样品的消解：
合金样品的消解：称取0.1g样品于聚四氟乙烯消解罐内胆中，加入5mL王水，室温条件下使其缓慢溶解，待溶解完全后，将其放在电热板上200℃赶酸，待其蒸干后用0.02%HCl复溶至10mL备用；
土壤及水系沉积物样品的消解：分别称取0.15g土壤及水系沉积物样品于10mL消解罐内，加入2.5mL HNO3和1mL HClO4，盖上盖子于烘箱200℃加热1.5小时，待其冷却后加入1.5mL HF 放入密封套于烘箱内200℃加热2小时，之后将消解罐取出于电热板上200℃加热2小时驱赶HF至样品接近干燥，然后将样品复溶至10mL 0.02%HCl备用；
步骤2.2：将消解后的合金、土壤、水系沉积物及环境水样各取10mL于离心管内，加入6mg Fe-BTC，摇匀，放置10分钟待其完全吸附；然后将样品溶液离心，去除上清液，在下层固体中加入1mL甲酸和3mL乙酸并用超纯水稀释至10mL；
步骤2.3：将样品溶液通入使用19W的三通紫外灯管发光化学反应器中，在紫外光照射下铋被还原为挥发性的(CH3)3Bi，用氩气将其经气液分离器通入电感耦合等离子体质谱进行检测，将所得信号值与标准曲线进行对比计算样品溶液中铋的浓度。
CN201910071868.3A 2019-01-25 2019-01-25 一种基于金属有机骨架材料Fe-BTC的痕量铋分析方法 Active CN109781829B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910071868.3A CN109781829B (zh) 2019-01-25 2019-01-25 一种基于金属有机骨架材料Fe-BTC的痕量铋分析方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910071868.3A CN109781829B (zh) 2019-01-25 2019-01-25 一种基于金属有机骨架材料Fe-BTC的痕量铋分析方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109781829A CN109781829A (zh) 2019-05-21
CN109781829B true CN109781829B (zh) 2023-07-07

Family

ID=66501252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910071868.3A Active CN109781829B (zh) 2019-01-25 2019-01-25 一种基于金属有机骨架材料Fe-BTC的痕量铋分析方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109781829B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102507541A (zh) * 2011-11-28 2012-06-20 株洲硬质合金集团有限公司 高纯铌或氧化铌中痕量铋的快速分析检测方法
CN106111201A (zh) * 2016-06-23 2016-11-16 北京化工大学常州先进材料研究院 一种用于电化学合成氨的催化剂及其制备方法
JP2016211854A (ja) * 2015-04-28 2016-12-15 三菱マテリアル株式会社 微量元素分析方法
CN106824291A (zh) * 2017-01-06 2017-06-13 华南理工大学 一种钼酸铋‑金属有机骨架复合光催化剂及其制备与应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102507541A (zh) * 2011-11-28 2012-06-20 株洲硬质合金集团有限公司 高纯铌或氧化铌中痕量铋的快速分析检测方法
JP2016211854A (ja) * 2015-04-28 2016-12-15 三菱マテリアル株式会社 微量元素分析方法
CN106111201A (zh) * 2016-06-23 2016-11-16 北京化工大学常州先进材料研究院 一种用于电化学合成氨的催化剂及其制备方法
CN106824291A (zh) * 2017-01-06 2017-06-13 华南理工大学 一种钼酸铋‑金属有机骨架复合光催化剂及其制备与应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ciobanu C L et al.,.Gold scavenged by bismuth melts: An example from Alpine shear-remobilizates in the Highiş Massif, Romania.《Romania. Mineralogy & Petrology 》.2006,第87卷(第3-4期),351-384. *
Xing Liu et al.,.Liquid Spray Dielectric Barrier Discharge Induced Plasma–Chemical Vapor Generation for the Determination of Lead by ICPMS.《Anal. Chem.》.2017,第89卷(第12期),6827-6833. *
余奕 等.光功能金属有机骨架材料在爆炸物检测中应用的研究进展.《Chinese Journal of Energetic Materials》.2017,第25卷(第9期),786-792. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109781829A (zh) 2019-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
de Souza et al. A simple method for methylmercury, inorganic mercury and ethylmercury determination in plasma samples by high performance liquid chromatography–cold-vapor-inductively coupled plasma mass spectrometry
Wu et al. Electrothermal vaporization inductively coupled plasma atomic emission spectrometry determination of gold, palladium, and platinum using chelating resin YPA4 as both extractant and chemical modifier
Şahan et al. An on-line preconcentration/separation system for the determination of bismuth in environmental samples by FAAS
Le et al. Decomposition of organoarsenic compounds by using a microwave oven and subsequent determination by flow injection‐hydride generation‐atomic absorption spectrometry
CN108760715B (zh) 检测多氯联苯表面增强拉曼散射核酸适配体传感器及应用
CN107860834B (zh) 一种利用磁性有机骨架材料分析痕量全氟类化合物的方法
Ensafi et al. On-line preconcentration system for lead (II) determination in waste water by atomic absorption spectrometry using active carbon loaded with pyrogallol red
Ivanova et al. Flow injection on-line sorption preconcentration of platinum in a knotted reactor coupled with electrothermal atomic absorption spectrometry
Zou et al. Sequential injection reductive bio-sorption of Cr (VI) on the surface of egg-shell membrane and chromium speciation with detection by electrothermal atomic absorption spectrometry
CN103499558A (zh) 一种用于测定水中汞浓度的系统及方法
Wu et al. HPLC determination of oxalic acid using tris (1, 10-phenanthroline) ruthenium (II) chemiluminescence—application to the analysis of spinach
CN106706588B (zh) 一种精准检测环境水样中痕量铀的多相光催化共振荧光法
CN115236229A (zh) 一种饮用水中卤乙酸的气相色谱-质谱分析方法
Mao et al. Determination of trace amount of silver by atomic-absorption-spectrometry-coupled flow injection on-line coprecipitation preconcentration using DDTC–copper as coprecipitate carrier
CN109781829B (zh) 一种基于金属有机骨架材料Fe-BTC的痕量铋分析方法
Li Studies on the determination of trace amounts of gold by chemical vapour generation non-dispersive atomic fluorescence spectrometry
CN106404769A (zh) 重金属砷的快速检测装置
Sun et al. Flow-injection chemiluminescence determination of ofloxacin and levofloxacin in pharmaceutical preparations and biological fluids
CN108392853A (zh) 一种固相萃取柱及其制备方法与应用
CN109164162B (zh) 一种以氧化石墨烯为电离增强剂的铀同位素丰度测量方法
CN114015045B (zh) 一种荧光聚合物、Fe3+检测试纸及其制备方法与应用
CN111855847B (zh) 高效液相色谱法测定富硒蛋白多糖中总硒含量的方法
Peng et al. On-line microcolumn preconcentration with desolvation and determination of trace elements by flow-injection inductively coupled plasma atomic emission spectrometry
CN110975831B (zh) 一种磁性β-环糊精磷脂膜的制备方法及使用其分析和降解氯苯类化合物的实验方法
Bond et al. Analytical and mechanistic aspects of the electrochemical oxidation of keto steroids derivatized with phenylhydrazine,(4-nitrophenyl) hydrazine, and (2, 4-dinitrophenyl) hydrazine

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant