微波消解—氢化物发生原子荧光法测木耳中砷和汞毕业论文.pdf
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1、毕业论文声明 本人郑重声明:1此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外,本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。2本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定,同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版,允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。3若在大学学院毕业论文审查小组复审中,发现本文有抄袭,一切后果均由本人承担,与
2、毕业论文指导老师无关。4.本人所呈交的毕业论文,是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外,不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体,均已在论文中已明确的方式标明。学位论文作者(签名):年 月 I 关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料(包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等),知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存,使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机
3、构送交论文的纸质版或电子版,允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果,一定征得指导教师同意,且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文;学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定
4、向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到中国学位论文全文数据库进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。论文作者签名:日期:指导教师签名:日期:II 黑龙江东方学院 本 科 生 毕 业 论 文(设 计)微波消解氢化物发生原子荧光法测木耳中砷和汞 III 微波消解氢化物发生原子荧光法测木耳中砷和汞 摘 要 采用微波消解样品预处理技术和原子荧光光谱法,测定了木耳中的砷和汞的含量。建立了最佳的微波消解程序,最终确定了砷、汞两种元素同时测定的最佳条件。样品
5、为市售的散装与包装样品,使用 H2O2-HNO3消解样品,消解效果较好。在酸性条件下,砷和汞能同时生成氢化物,并可同时进行测定。加标回收率为90%-103%。该方法灵敏度高,操作简便快捷,结果准确可靠,测定市售木耳中的砷和汞。检测结果均符合国家标准。关键词:汞;砷;黑木耳;原子荧光法;微波消解。IV Microwave digestion-hydride generation atomic fluorescence determination of arsenic and mercury fungus Abstract Sample preparation using microwave di
6、gestion and atomic fluorescence spectrometry techniques to determine the fungus in the content of arsenic and mercury.To establish the best procedures for microwave digestion,and ultimately to determine the arsenic and mercury in the two elements in the best conditions for simultaneous determination
7、.Bulk samples for commercial and packaging samples,the use of H2O2-HNO3 digestion samples,better digestion.In acidic conditions,arsenic and mercury hydride generated at the same time,and measured at the same time.Recovery of standard addition is 90%-103%.The method is sensitive,easy to operate fast,
8、accurate and reliable determination of the market Auricularia arsenic and mercury.Test results are in line with national standards.Key words:mercury;arsenic;fungus;AFS;microwave digestion.目 录 摘 要.Abstract.1 绪论.1 1.1 AFS-3100 双道原子荧光光度仪器及方法介绍.1 1.1.1 氢化物发生原子荧光法技术的研究进展.1 1.1.2 AFS-3100双道原子荧光光度计性能简介.2 1
9、.1.3 仪器工作原理.2 1.1.4 仪器原理.3 1.1.5 仪器结构.3 1.2 MSD-6 型微波消解仪器及方法介绍.4 1.2.1 MSD-6 型微波消解技术的研究进展.4 1.2.2 MSD-6 型微波消解技术的方法介绍.4 1.2.3 MSD-6 型微波消解技术的性能简介.5 1.2.4 仪器工作原理.5 1.3 研究意义、整体思路、内容及目标.5 1.3.1 研究意义.5 1.3.2 整体思路.6 1.3.3 研究内容.7 1.3.4 研究目标.7 2 材料与方法.8 2.1 仪器及工作条件.8 2.1.1 仪器.8 2.1.2 仪器的技术参数.8 2.1.3 工作条件.9 2
10、.1.4 MDS-6型号温压双控微波消解仪器条件的选择.9 2.2 样品检测,试剂及标准溶液的制备.10 2.3 样品的预处理.11 2.4 样品的测定.12 2.4.1 样品溶液的配置.12 2.4.2 结果计算.12 3 结果与讨论.13 3.1 消解条件选择实验结果.13 3.2 木耳中元素 AS,HG测定结果.13 3.3 样品砷汞测定的结果.16 3.4 检出限试验.17 3.5 精密度试验.18 3.6 工作曲线.19 3.7 加标回收率试验.21 3.8 微波消解方法的特点.21 3.9 采用原子荧光法测定砷汞应注意的问题.21 结 论.23 参考文献.24 致 谢.25 微波消
11、解氢化物发生原子荧光法测木耳中砷和汞 1 绪论 木耳是人们喜爱的食用菌,其营养丰富,含有较高的碳水化合物、蛋白质、脂肪和纤维素,以及多种维生素和少量的铁、钙、磷等元素。木耳经食用后有益气、活血、润肠、清肺等功效,是一种理想的保健食品。由于木耳的产地和处理方法不同,导致木耳中各成分的含量有所不同,部分对身体有益的成分的测定已有报道1。砷和汞是具有蓄积作用的有害元素,因此在常规食品卫生监督中,其常常被例为重点检测项目。砷、汞及砷、汞化合物毒性较大,已被国际癌症组织确认为致癌物2。它在地质中的分布和农业上的应用,使得痕量砷和汞广泛分布在环境中,木耳中的砷和汞主要来源与原料和环境污染。国际上对食品中砷
12、卫生学评价均以无机砷形式制定3。而现行卫生化学标准检验方法中的砷斑法是半定量法,已安基二硫化甲酸银法虽准确可靠,但操作繁琐,此外,原子吸收分光光度法测定砷灵敏度低,干扰大4。氢化物发生原子吸收分光光度法,测定范围窄5。而氢化物发生原子荧光光谱法避免了上述缺点,经试验及在实际工作中应用,证明该方法具有精密度好,回收率及灵敏度高,线性范围宽等优点6.7。今年来在环境、卫生领域得到广泛应用。1.1 AFS-3100 双道原子荧光光度仪器及方法介绍 1.1.1 氢化物发生原子荧光法技术的研究进展 早在八十年代初期,氢化物发生原子荧光法就引起了人们的普遍注意。在国内,成功研制了的无极放电灯氢化物发生原子
13、荧光光度计满足了中国地质普查的需要。砷、汞元素的含量是环境保护、卫生防疫、城市给排水、地质普查等部门的必测项目,当前,实际测量方法还大都停留在化学分析或光度分析的阶段,存在着操作繁琐、费时费力等不足,即使是使用较为先进的原子吸收法进行测量,由 于一般光度计波长范围的限制,对这些吸收波长处于紫外区的元素,不论是灵敏度、检出限、重现性等等都无法满足越来越高的质量控制要求。原子荧光光谱分析是 20 世纪 60 年代中期提出并发展起来的新型光谱分析技术,它具有原子和原子发射光谱两种技术的优势并克服了其某些方面的缺点,干扰少、线性范围宽、可多元素同时分析等特点,是一种优良的痕量分析技术8。正成为国内外研
14、究课题的热点9.10。1.1.2 AFS-3100 双道原子荧光光度计性能简介 AFS-3100 型双道原子荧光光度计,它延用了断续流动进样氢化物发生装置,改变了仪器的外观结构,改进了电路的结构和性能,采用了屏蔽式石英炉原子化器,利用氩气通过双层炉芯的外部,有效提高了原子化效率、仪器的灵敏度和稳定性,目前氢化物发生原子荧光技术已成为食品卫生、饮用水、矿泉水中重金属检测的国家标准方法,是环境监测的标准推荐方法,并已成为国内众多分析测试实验室的常规测试仪器11。1.1.3 仪器工作原理 每种元素都具有特征曲线,即各种元素的原子结构和外层电子的排布不同,由基态到第一激发态时,跃迁吸收的能量不同而具有
15、特征曲线,当外层电子吸收能量从基态到激发态时,可产生的吸收谱线简称为吸收线;当电子从激发态跃迁回到基态时,则放出同种频率的光辐射,简称为共振线。元素从激发态到第一激发态最易发生,吸收最强,灵敏度最大。当入社辐射的频率等于原子由基态到激发态所需的能量品频率时,就出现共振吸收。原子吸收光谱,就是根据物质产生的原子蒸汽对特定波长的吸收强度来定量分析的。1.1.4 仪器原理 氢化物发生原子荧光光度计的原理如下图:图 1-1-4 氢化物发生原子荧光光度计原理图 1.气路系统 2.自动进样器 3.氢化物发生系统 4.原子化器 5.激发光源 6.光电倍增管 7.数据处理系统 8.打印机 A.光学系统 首先,
16、酸化过的样品溶液中的砷、铅、锑、汞等元素与还原剂(一般为硼氢 化钾或硼氢化钠)反应在氢化物发生系统中生成氢化物:NaBH4+3H2O+H+H3BO3+Na+8H*+E+EHn+H2(气体)式中 E+代表待测元素,EHn 为气态氢化物(m 可以等于或不等于 n)。使用适当催化剂,在上述反应中还可以得到了镉和锌的气态组分。过量氢气和气态氢化物与载气混合,进入原子化器,在特制点火装置的作用下形成火焰,使待测元素原子化。待测元素的激发光源(一般为空芯阴极灯)发射的特征谱线通过聚焦,激发氩氢焰中待测物原子,得到的荧光信号被日盲光电倍增管接收,然后经电路放大、解调,计算机数据处理得到测量结果12。1.1.
17、5 仪器结构 AFS-3100 型双道原子荧光光度计主要由荧光光度计主机、130 位自动进样器、断续流动氢化物发生及气液分离系统、数据处理系统等部分组成。图 1-1-5 AFS-3100 型双道原子荧光光度计 1.自动进样器 2.断续流动系统 3.荧光主机 4.数据处理系统 1.2 MSD-6 型微波消解仪器及方法介绍 1.2.1 MSD-6 型微波消解技术的研究进展 在分析化学领域里,样品的前处理直接影响分析结果的精密度、准确度和速度。在先进的测试仪器被广泛应用时,再用陈旧、落后的传统的加热方法来处理样品,就会严重地制约了现代分析仪器的先进性。密闭微波制样是近年来产生的一种新兴而高效的样品预
18、处理技术,它结合高压消解和微波快速加热两方面的性能,具有传统方法无可比拟的优越性,如:样品消解速度是传统方法的 10-100 倍,消解完全彻底,回收率高,易挥发元素损失少,环境污染小,劳动强度低等突出优点。1.2.2 MSD-6 型微波消解技术的方法介绍 MDS-6 型采用功率随压力自动变频控制技术,微波功率在消解过程中随反应罐内的压力变化而自动调节。功率最大变化范围:0-1000W,根据不同物质的反应剧烈程度不同,功率自动变化范围可供选择 0-400W,0-600W,0-800W,和 0-1000W 四个范围。该仪器有压力主控,温度主控和微波萃取三种主要控制模式,每种控制模式下又有单罐反应和
19、多罐反应两种情况,所以共有六种具体反应模式。在操作之前用户必须根据本次反应的情况选择决定具体反应模式。温度主控和压力主控式下都有六个工步和四个功率变化范围供选择。1.2.3 MSD-6 型微波消解技术的性能简介 MDS-6 是目前国内最先进的样品预处理设备。它采用温度和压力两个参数控制,并通过微波功率随温度或压力的自动反馈来实现这两个参数的精确度控制。该仪器有压力主控,温度主控和微波萃取三种主要控制模式,每种控制模式下又有单罐反应和多罐反应,具有自动控压和控温的密闭微波溶样是目前世界上样品前处理最先进和最理想的方法之一,已逐渐被分析化学界认可和广泛应用。1.2.4 仪器工作原理 含水或酸的物质
20、分子都是有极性的,这些极性分子在微波电场作用下。以每秒 24.5 亿次的速率不断改变其正负方向,使分子产生高速的碰撞和摩擦,而产生高热;同时一些无机酸类物质溶于水后,分子电离成离子,在微波电场作用下,离子定向流动,形成离子电流,离子在流动过程中与周围分子和离子发生摩擦和碰撞,使微波能转化成热能。微波加热就是通过分子极化和离子导电两个效应对物质直接加热。密闭增压是样品在密闭容器里通过微波的快速加热,使样品在高温高压下,表面层搅动、破裂、不断产生新的样品表面与溶剂接触,直至样品消解完毕。1.3 研究意义、整体思路、内容及目标 1.3.1 研究意义 政以民为本,民以食为天,食以安为先,食品安全关系到
21、人民群众的身体健康和生命安全,关系到经济发展和社会稳定,随着生活水平的不断提高,公众环境保护、农产品食用安全意识的增强,人们对食品质量的要求也越来越高,但工业三废的排放,农药、化肥的不合理使用等因素的影响,使食品受到不同程度的重金属污染。因此,研究出一种高效准确的测量重金属的方法已成为一个需要迫切解决的问题对于保护人类健康具有重要的意义。1.3.2 整体思路 本研究根据实际经验采用一次微波消解原子荧光法测定市售七种黑木耳中的砷和汞,通过查阅有关资料,并根据实际操作中出现的问题加以改正,最终确定最佳的仪器工作条件,测出的重金属含量与国家规定食用菌卫生标准中砷和汞的含量相比,确定样品木耳中重金属含
22、量是否符合国家规定。本研究的整体思路如图 1-3-2 所示 查阅文献资料 确定测定方法为一次微波消解原子荧光法 测定砷、汞含量 确定研究测定的六种木耳样品 嘉峰散装秋木耳 北珍袋装山木耳 维多宝袋装木耳 市售无牌菊花耳 嘉丰袋装黑木耳 市售无牌片木耳 测定所含重金属含量 与国标比较确定样品重金属含量是否合格 市售无牌黑木耳 1.3.3 研究内容 采用一次微波消解原子荧光法,以 HNO3与 H2O2混合酸为样品消解酸,以盐酸水溶液为载液,硫脲与抗坏血酸溶液为还原剂与屏蔽剂(测 AS),硼氢化钾为还原剂,对七种样品木耳中所含的砷、汞含量进行测定,通过参考前人测定的试验条件,测出仪器的检出限与精密度
23、,根据样品的组成成分等条件进行实验部分条件的改进,获得实验数据,对数据进行处理,计算回收率,从而确定样品中重金属的含量。1.3.4 研究目标 通过大量试验,获得大量数据,通过对数据的分析及计算,得出最有代表性的几组数据进行分析,计算出回收率,从而测定其重金属含量是否符合国家标准,通过试验中对试验所需要的条件进行总结,为测量食品中的砷和汞的提供试验参数。2 材料与方法 2.1 仪器及工作条件 2.1.1 仪器 AFS-2201 型双道原子荧光光度计(北京科创海光仪器有限公司),编码砷空心阴极灯(北京海光仪器公司)。编码汞空心阴极灯(北京海光仪器公司)。载气为氩气(Ar)MDS-6 型号温压双控微
24、波消解仪(上海新仪微波化学科技有限公司)高压消解罐 电子控温板 烘箱 超声波震荡清洗仪 物体粉碎器 电子天平 移液管若干:1、2、5、10ml 容量瓶若干:50、100、500、1000ml 烧杯若干:50、100、500ml 刻度试管:10ml 2.1.2 仪器的技术参数 1 光源:采用特制空心阴极灯作光源、电调制,两灯交替短脉冲供电。2 光学系统:短焦距透镜聚光,无色散系统。3 氢化物发生装置:1.进样方式:130 位自动进样器 2.双泵断续流动氢化物发生以及气液分离系统 4 屏蔽式石英炉原子化器:配有氩氢火焰屏蔽式石英炉原子化器。5 气路:全新阀阵列式自动流量控制气路系统。使用气源为氩气
25、,工作时气瓶次 级压力 0.2MPa0.3 Map,仪器稳压到 0.2MPa。6 微机数据处理 AFS-3100 仪器根据设置将自动完成标准曲线法测量、标准加入法测量、样品测量、精密度测量、检出限测量、标准曲线斜率校正、打印报告结果等等。2.1.3 工作条件 表 2-1-3 AFS-3100 型双道原子荧光光度计工作条件 仪器参数 参数值 光电倍增管负高压 300v As 灯电流 60mv As 道辅助灯电流 30mv Hg 灯电流 30mv Hg 道辅助灯电流 0mv 载气流量 400ml/min 屏蔽器流量 900ml/min 原子化器高度 8mm 原子化温度 300t/CO 进样体积 0
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