離子液體分散液液微萃取-等離子體發(fā)射法測(cè)定水中痕量鍶

李樹(shù)俊，孫愛(ài)德

(1.臨沂市信息工程學(xué)校，山東 臨沂 276300；2.臨沂大學(xué)，山東 臨沂 276005)

離子液體分散液液微萃取-等離子體發(fā)射法測(cè)定水中痕量鍶

李樹(shù)俊1，孫愛(ài)德2*

(1.臨沂市信息工程學(xué)校，山東 臨沂 276300；2.臨沂大學(xué)，山東 臨沂 276005)

以離子液體1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([C4MIM][BF4])為萃取劑，乙腈為分散劑，二環(huán)己基18-冠-6為螯合劑，建立了水中分散液液微萃取痕量鍶的方法。對(duì)影響本方法的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化，包括萃取劑與分散劑的種類與用量、萃取時(shí)間等。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，Sr2+在100～2000 μg/L內(nèi)呈線性，相關(guān)系數(shù)為0.9992，檢出限為15 μg/L，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.4%。4種水樣中Sr2+的結(jié)果表明，該方法富集效率高，適用于環(huán)境水體痕量Sr2+分離。

分散液液微萃取；離子液體；等離子體發(fā)射光譜法；鍶離子

我國(guó)鍶資源豐富，然而產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史短，相關(guān)國(guó)標(biāo)和行標(biāo)不完善，各種檢測(cè)手段各不相同，結(jié)果缺乏對(duì)照性，大大制約了鍶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]。幾十年來(lái)各種分離技術(shù)用于Sr2+分離和提取，包括陰離子樹(shù)脂交換法[2-3]、鍶特效樹(shù)脂交換分離[4]、液液分配萃取[5]等。Valentová等[6]對(duì)二環(huán)己基18-冠-6萃取分離Sr2+的理論機(jī)理進(jìn)行了研究，F(xiàn)an等[5]報(bào)導(dǎo)了二環(huán)己基18-冠-6作為配體，萃取分離水體中Sr2+的應(yīng)用研究。

分散液液微萃取法集分離、萃取和富集于一體，成為一種十分有效的方法用于物質(zhì)的萃取分離[7]。盡管這種方法存在許多的優(yōu)勢(shì)，但是在分離過(guò)程中經(jīng)常使用諸如氯苯類、氯仿或有機(jī)氯化物有毒有機(jī)物作為萃取劑，容易對(duì)環(huán)境造成污染[8]。離子液體，相對(duì)有機(jī)溶劑來(lái)說(shuō)是一種環(huán)境友好的綠色新型溶劑，不易揮發(fā)、性質(zhì)穩(wěn)定，在萃取分離過(guò)程和化學(xué)反應(yīng)領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景[9-10]。Dai等[11]以離子液體[R1R2MIM][TNf2]、[R1R2MIM][PF6]為萃取相，用二環(huán)己基18-冠-6 (DCH18C6)為萃取劑，與甲苯體系對(duì)照萃取Sr2+，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Sr2+分配比在離子液體中比甲苯高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)，但是沒(méi)有系統(tǒng)研究影響Sr2+分離效率的因素。

本文中以離子液體作為萃取試劑，采用分散液液微萃取法萃取分離水體中痕量的Sr2+，等離子體發(fā)射光譜儀測(cè)定Sr2+含量。系統(tǒng)考察了影響分散液液微萃取的因素，包括離子液體的種類和用量、分散劑的種類和體積、萃取時(shí)間、溶液pH值等。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)該方法的性能進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià)，并對(duì)實(shí)際水樣中Sr2+進(jìn)行了分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

全譜直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(美國(guó)Varian公司，Vista MPX型)，配40 MHz自激式射頻發(fā)生器、中階梯多色器系統(tǒng)、Vista Chip CCD檢測(cè)器、玻璃同心軸霧化器、旋流霧化室、水平炬管和蠕動(dòng)進(jìn)樣泵。

硝酸為優(yōu)級(jí)純，甲醇，丙酮，乙腈均為HPLC級(jí)；二氯甲烷、1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽/[C4MIM][BF4]為分析純。儲(chǔ)備液采用去離子水配置。

鍶標(biāo)準(zhǔn)溶液：制備10 mL 100 μg/mL Sr2+標(biāo)準(zhǔn)溶液，配制成25 mL 40 μg/mL，二環(huán)己基并-18-冠-6溶液0.1356 mmol/L；所有試劑均為分析純。

1.2 分散液液微萃取

向10 mL具塞離心管中依次加入1 mL的0.4 μg/mL鍶的標(biāo)準(zhǔn)溶液，0.5 mL二環(huán)己基并18-冠-6螯合劑，搖勻，靜置2min。加入0.2 mL乙腈分散劑，用微量進(jìn)樣器快速注入150 μL [C4MIM][BF4]萃取劑，振蕩10min，溶液即變成均勻的乳濁液。以5000 r/min轉(zhuǎn)速離心10min，使有機(jī)相沉積于管底，用微量進(jìn)樣器將下層有機(jī)相全部轉(zhuǎn)移至10 mL玻璃試管中，加入1 mL 1 mol/mL HNO3，溶液用于Sr2+的分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 萃取劑的選擇

按照試驗(yàn)方法考察了1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽/[C2MIM][PF6]、溴化1-丁基-3-甲基咪唑/[C4MIM]Br、1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽/[C4MIM][BF4]的萃取效率的影響，選取萃取效率最高的作為萃取劑。

圖1 萃取劑對(duì)發(fā)射光譜強(qiáng)度的影響

由圖1可知，相同實(shí)驗(yàn)條件下，以18-冠醚-6作為螯合劑，[C4MIM][BF4]表現(xiàn)出了比其他兩種更為優(yōu)越的萃取性能。

2.2 萃取劑用量的選擇

按照試驗(yàn)方法考察了不同體積萃取劑對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，主要考察了150、300、450、600 μL萃取劑的萃取效率，[C4MIM][BF4]體積變化對(duì)萃取的影響結(jié)果如圖2所示。

圖2 萃取劑體積對(duì)發(fā)射光譜強(qiáng)度的影響

隨著[C4MIM][BF4]濃度增加，體系對(duì)Sr2+萃取明顯下降，選取離子液體體積為150 μL。

從試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著兩種鐵離子用量的增大，磁性產(chǎn)品的產(chǎn)率逐步升高。通過(guò)前面的反應(yīng)式可知，礦漿中生成新的Fe3O4顆粒，并在赤鐵礦表面形成物理吸附。隨著亞鐵離子與鐵離子用量不斷增大，赤鐵礦表面吸附越來(lái)越多的Fe3O4顆粒。由于新的Fe3O4顆粒增強(qiáng)赤鐵礦表面的磁性，間接使赤鐵礦磁性不斷增大，使其克服自身重力，被磁選機(jī)的磁場(chǎng)捕獲，使得磁選的回收率增大。當(dāng)亞鐵離子和鐵離子總用量為0.021 mol/L，赤鐵礦回收率達(dá)到最大。

2.3 分散劑的選擇

分散劑對(duì)水和有機(jī)相均有良好的親合性，考察了甲醇、丙酮、乙腈的影響，結(jié)果如圖3所示。甲醇性能最差，而乙腈萃取性能明顯高于丙酮的萃取性能，故選用乙腈為分散劑。

圖3 分散劑對(duì)萃取效率的影響

2.4 分散劑用量選擇

試驗(yàn)考察了不同體積乙腈的影響，結(jié)果如圖4。0.2、0.5 mL乙腈有相分層，1.0、1.5 mL乙腈混溶，由圖4可知0.2 mL的分散劑優(yōu)于0.5 mL，所以選擇乙腈為1.5 mL。

圖4 分散劑體積對(duì)萃取效率的影響

2.5 萃取時(shí)間的確定

考察了5～50 min內(nèi)萃取效率，萃取時(shí)間對(duì)發(fā)射光譜強(qiáng)度的變化如圖5所示。由圖可知,當(dāng)萃取時(shí)間在30min時(shí)萃取性能最強(qiáng)，故選擇30min萃取時(shí)間。

圖5 萃取時(shí)間對(duì)萃取效率的影響

2.6 溶液pH值的影響

圖6 pH值對(duì)發(fā)射光譜強(qiáng)度的影響

2.7 方法的評(píng)價(jià)

在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，采用ICP-OES對(duì)這種方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。Sr2+濃度線性范圍為100～2000 μg/L，相關(guān)系數(shù)為0.9992，檢出限為15μg/L，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.4%。

2.8 樣品的測(cè)定

按照推薦的方法條件，對(duì)自來(lái)水、排污水口的污水、沂河水、校園湖水中Sr2+含量進(jìn)行萃取測(cè)定，結(jié)果列于表1，結(jié)果表明，這種方法適合于水樣中Sr2+分離分析。

表1 實(shí)際樣品中Sr2+測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)建立了以1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽為萃取劑，乙腈為分散劑，二環(huán)己基并18-冠醚-6為螯合劑的分散液液微萃取技術(shù)，該新技術(shù)與等離子體聯(lián)用測(cè)定水中痕量Sr2+。該方法操作簡(jiǎn)單、快速，靈敏度高，適用于各種實(shí)際水樣中痕量Sr2+的測(cè)定。

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(本文文獻(xiàn)格式：李樹(shù)俊，孫愛(ài)德.離子液體分散液液微萃取-等離子體發(fā)射法測(cè)定水中痕量鍶[J].山東化工,2017,46(7):117-119.)

Determination of Sr Ion in Waters Samples by Ionic Liquid Dispersive Liquid Phase Microextraction Coupled with ICP-OES

LiShujun1,SunAide2*

(1.Linyi Information Engineer School,Linyi 276300,China; 2.Linyi University,Linyi 276005,China)

A method of ionic liquid dispersive liquid-liquid microextraction was developed for the determination of Sr2+in water. The method uses DCH18-C-6 as a chelating agent and [C4MIM][BF4] as an extraction solvent，acetonitrile as a disperser. The parameters including the pH, the types and dosages of extraction solvent and dispersant, and the extraction time, were optimized. Under the optimum conditions，the calibration curves were linear in the concentration from 10 to 2000 μg/L with the correlation coefficient of 0.9992. The limit of detection was 15μg/L with the relative standard deviation (RSD) 3.4%. The amounts of Sr in four real water samples were investigated by the proposed method. It was sensitive, rapid and easy for the separation of trace Sr2+in water samples．

ionic liquid; dispersed liquid-liquid microextraction; ICP-OES; Sr

2017-01-18

國(guó)家自然科學(xué)基金(No. 41403005, 41673007)；山東省自然科學(xué)基金(ZR2014DL007)；山東省高校科技計(jì)劃項(xiàng)目(J15LC11)

李樹(shù)俊(1975—)，男，一級(jí)教師，主要從事化學(xué)分析工作；通訊作者，孫愛(ài)德(1977-)，男，博士，教授，主要從事環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域的研究工作。

O657.31

A

1008-021X(2017)07-0117-03