金属分离柱的制备及其应用.doc

金属分离柱的制备及应用 摘要：采用悬浮聚合法合成了一种中交联度的苯乙烯-二乙烯苯聚合物凝胶树脂，低温磺化，制备了一种表面薄壳型离子色谱用阳离子色谱柱，一定pH值条件下，酒石酸-草酸为淋洗液，柱后PAR衍生，能同时分离测定Fe3+、Zn2+、Pb2+、Fe2+、Cd2+、Mn2+六种重金属阳离子，并用此体系分离测定自来水和蘑菇中的重金属离子，获得了满意的效果。 关键词：离子色谱，悬浮聚合，柱后衍生，重金属分析 离子色谱(Ion Chromatography)是Small等人在1975年发展的一种新的液相色谱分离技术[1]。IC柱后衍生光度检测分析方法已逐渐用于无机离子的检测[2~3]。具有能同时分析多种共存离子，选择性强、灵敏、准确等优点。无机离子测定常采用化学法，操作烦琐且受到共存离子干扰，影响检测的灵敏度和准确性。离子色谱的开发及应用能较好解决化学法存在的不足，又比原子吸收法经济适用，更易推广。通常重金属阳离子如Zn、Fe、Cd、Mn、Pb等的测定采用原子吸收法[4]，但是原子吸收法也存在一些基体相互干扰问题，如在Zn、Fe共存的情况不用背景校正则相互干扰严重，而样品中共存的硅铝则会干扰Fe的测定[5]；同时原子吸收测定元素的价态存在一定困难。离子色谱分离测定重金属离子已经见诸报道[6~9]，如朱岩等用草酸-氢氧化锂为淋洗液,Dionex CS 5阳离子色谱柱,柱后PAR衍生测定了6种重金属离子[10],但是无法分离测定Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)，Shipgun等人用酒石酸做淋洗液,丙烯酸型阳离子色谱柱分析测定了8种重金属离子[11]，虽然分离了Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)，但是还是不能分析测定Fe(Ⅱ)。用于重金属离子分析离子色谱，特别是阳离子色谱柱国内一直未见这方面的研究报道，所使用的产品大多为国外进口。本文自制了一种强酸型阳离子色谱柱，研究了用这种色谱柱分离测试Fe3+、Zn2+、Pb2+、Fe2+、Cd2+、Mn2+六种共存离子的色谱条件；采用青岛盛瀚色谱技术有限公司生产的CIC-300型离子色谱仪的紫外-可见光光度检测器柱后PAR衍生对上述六种离子的分离条件进行了研究，并应用于自来水跟蘑菇样品的分析。本方法具有简便、快速、准确、选择性好的特点。 1实验部分 1.1仪器和试剂 CIC-300型离子色谱仪带UV-Vis检测器（青岛盛瀚色谱技术有限公司）；HW2000色谱工作站（上海千谱软件有限公司）；自制强酸型阳离子色谱柱（青岛盛瀚色谱技术有限公司）； 苯乙烯（国药集团化学试剂有限公司）；二乙烯苯（淄博化工厂）；浓硫酸（天津市巴斯夫化 工有限公司）；氢氧化钠（南京化学试剂有限公司）；PAR（天津市大茂化学试剂厂）；草酸（中国·天津市巴斯夫化工有限公司）；酒石酸（国药集团化学试剂有限公司）；氨水（莱阳经济技术开发区精细化工厂）；盐酸（莱阳市康德化工有限公司）；以上试剂均为分析纯。 1.2柱填料的合成 1.2.1 8%交联St-DVB共聚物凝胶树脂的制备 按照文献[12]的方法进行：在已经装配好搅拌器、回流冷凝器以及水浴加热装置的500ml 三口瓶中依次加入200ml去离子水，5ml 5%的聚乙烯醇水溶液和数滴1%的亚甲基蓝溶液，开动搅拌器缓慢搅拌，升温到40℃后停止搅拌，加入已经溶解了0.4 g过氧化二苯甲酰的40g苯乙烯和7 g二乙烯苯（55%）的混合有机相，开动搅拌器搅拌，用搅拌速度控制分散液滴的大小。以1-2℃/min的升温速度升温到80℃，并在此温度下保温反应10小时。将上述反应物倾入大量去离子水中，并多次洗涤后精细分级，取15-20μm范围树脂于烘箱中烘干备用。 1.2.2凝胶树脂的功能化 按照文献[13]的方法功能化：取上述已经洗涤并烘干的15-20μm的、交联度8%的球形苯乙烯-二乙烯苯树脂微球10g放入已经装配好搅拌器的250 ml烧瓶中，加入浓硫酸100ml，在慢速搅拌下，升温到30℃，保温反应12min，取出迅速将反应物倒入大量冰水浴中的去离子水中，终止反应，将反应物抽滤洗涤后匀浆，于20MPa下装入4.6 mm×150 mm的不锈钢柱管中。 1.3 色谱条件 CIC-300离子色谱仪带UV-Vis检测器，自制强酸性阳离子柱（4.6 mm×150 mm）,淋洗液为0.10mol/L的酒石酸-3.0 mmol/L草酸，pH=2.95，流速1.0mL/min。柱后衍生剂PAR（4-(2- 吡啶偶氮）间苯二酚）0.1mol/L，pH=11.0，流速0.5mL/min，进样体积100μL，紫外可见检测器波长520 nm,峰面积定量。 1.4样品的制备 洗净的蘑菇样品在110℃的烘箱中烘2个小时，研钵中磨成粉末状，准确称量1.0g的样品于100mL锥形瓶中，加入15mL浓硝酸高温消解样品，然后