火焰原子吸收法測定氫化油中微量鎳的研究

梁靜

摘要：本實驗研究火焰原子吸收光譜法測定氫化油中微量鎳的方法，探討樣品處理的方法，研究儀器的測定波長、燈電流、狹縫寬度、燃燒器高度、燃氣流量、積分時間、濾波系數等因素對測定結果的影響，采用標準曲線法對樣品進行測定并做加標回收實驗，同時對扣背景方式的選擇進行了討論。研究結果表明，在儀器最佳工作條件下，標準曲線線性方程為y=8.3166x-0.0206，相關系數為0.9995，線性范圍為0.000mg/L-0.400mg/L，鎳的檢出限為0.0089mg/L，特征濃度為0.0360 g/mL。此方法測定樣品中微量鎳操作簡單、快速、干擾少，回收率在93.53%～104.05%之間，能夠獲得滿意的結果。

關鍵詞：火焰原子吸收光譜法；鎳；氫化油；測定

0引言

鎳是常見的致敏性金屬，化學工業上用鎳作加氫催化劑，超過允許范圍時，鎳離子通過呼吸道、皮膚、消化道等途徑進入人體，引起皮膚過敏發炎，鎳過敏能無限期持續，臨床表現為瘙癢、丘疹性或丘疹水皰性的皮炎，伴有苔蘚化。被吸收的鎳可在人體各器官中積累，危害人體健康。

氫化油，又稱‘植物奶油”、‘植物黃油”，廣泛應用于食品制作領域中。氫化油是通過加熱含不飽和脂肪酸的植物油時，加入金屬催化劑（鎳系、銅一鉻系等），通入氫氣，使不飽和脂肪酸分子中的雙鍵與氫原子結合成為不飽和程度較低的脂肪酸。生產過程中難免會有金屬催化劑殘留在氫化油中，隨飲食進入到人體內。2003年我國衛生部頒布了人造奶油衛生標準（GBl5196-2003），規定人造奶油中鎳含量不可超過1mg/Kg。

本實驗采用火焰原子吸收光譜法測定氫化油中微量鎳，對樣品處理條件進行選擇和優化，摸索合適的樣品消解條件，探討測定鎳的最佳儀器工作條件。

1實驗部分

1.1儀器和試劑

原子吸收分光光度計（北京普析通用）、不銹鋼電熱板（環宇科學儀器）電子天平（sartorius）、超純水機（MILLIPORE）、HNO3、H2SO4、HCl均為優級純，30%過氧化氫、硝酸鉛、氯化鈉、硫酸銅均為分析純、含乳脂植脂奶油、鎳單元素標準物質。所用玻璃儀器依次經硝酸（1+9）溶液、自來水、超純水清洗。

1.2樣品處理

稱取1.0000g植脂奶油于50mL高腳燒杯，加入1mL濃硫酸使其炭化，冷卻后，加入14mL濃硝酸，蓋上表面皿浸泡24h。24h后，溶液呈黃色，將樣品置于電熱板上中火消化至溶液變成棕黑色，取下燒杯，不要搖勻，此時溶液表面還浮有油滴，稍冷后補加2mL濃硝酸，繼續消化，如溶液仍為棕黑色，則繼續補酸消化至油滴消失。取下稍冷，加入2mL30%的過氧化氫，繼續用小火消化至溶液冒白煙持續數分鐘不變，至剩余量為0.5mL-lmL，加入20mL超純水，置于電熱板上中火驅酸至溶液剩下0.5mL，冷卻，用0.5%稀HCl溶液定容至刻度，搖勻，平均處理三份。

1.3儀器工作條件

2結果與討論

2.1樣品的處理

酸消解法消解樣品基體，可使被測元素形成可溶鹽，對設備要求低，植脂奶油中含有脂肪酸、蛋白質、糖類等多種有機物及無機鹽，成分復雜，用硫酸、硝酸和過氧化氫濕法消化可達理想效果。

2.2檢測方法

測定鎳的方法主要有丁二酮肟分光光度法、高效液相色譜法（HPLC）、電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）、原子吸收光譜法（AAS）等。本實驗選用火焰原子吸收法，該方法優點是檢出限低、重現性好、操作方便。

2.3儀器工作條件的選擇

2.3.1波長的選擇

鎳標準溶液2.0mg/L，不同波長下測定其吸光度，測定結果見圖1。

由圖1可見鎳元素在不同吸收波長中吸光值不同，吸光值最大處共振吸收線為232.00nm，該處靈敏度最高，故采用232.00nm作為測定金屬鎳的吸收線。

2.3.2狹縫的選擇

鎳標準溶液2.0mg/L，選擇5個不同的狹縫寬度測定吸光度，結果見圖2。

由圖2可見吸光度隨狹縫寬度增大而先升高后下降，此現象和空心陰極燈的穩定性有關。因鎳在232.00nm吸收線附近有幾條非吸收線和吸收很弱的譜線（231.98nm、232.14nm、231.6nm），狹縫太寬無法將它們分開，而0.1nm狹縫需要較大的光強，會直接影響到元素燈的使用壽命，狹縫為0.2nm時，溶液吸光值最大，故最佳狹縫寬度為0.2nm。

2.3.3燈電流的選擇

空心陰極燈的發射特性取決于工作電流，理論上燈電流的最佳值不超過燈額定最大電流值的1/3，本研究選擇1.0mA-7.0mA燈電流范圍內進行測量探討。鎳標準溶液2.0mg/L，分別在不同燈電流下測定相應的吸光度和負高壓，結果見圖3。

由圖3可見燈電流的大小對吸光度的影響較為明顯，但燈電流減小時，自動能量平衡后，負高壓明顯升高，而負高壓過高會加快光電倍增管的老化速度，影響儀器使用壽命，且燈電流過低會導致穩定性、信噪比下降，元素燈放電不穩；燈電流過高，燈本身會發生自蝕現象，縮短燈使用壽命。綜合考慮選擇燈電流為4.0mA。

2.3.4燃燒器高度的選擇

鎳標準溶液2.0mg/L，在不同燃燒器高度下測定相應吸光度，結果見圖4。

由圖4可見吸光度隨燃燒器高度升高呈先增大后減小趨勢，這與火焰的結構分布有關?；鹧娣殖深A熱區、第一反應區、中間薄層區和第二反應區，四個區域內自由原子的空間分布是不均勻，不同元素的自由原子隨火焰高度的分布依賴于各火焰區的溫度和氧化還原特性。因此，需調節燃燒器的高度使空心陰極燈的光束從自由原子濃度最大的火焰區域通過，以期獲得高的靈敏度和穩定性。當燃燒器高度為6.0mm時，吸光度最大，所以選擇燃燒器高度為6.0mm。endprint

2.3.5燃氣流量選擇

鎳標準溶液2.0mg/L，固定空氣流量0.20MPa，改變燃氣流量測定相應的吸光度，結果見圖5。

由圖5可見吸光度隨燃氣流量增大呈先增大后減小趨勢，這跟火焰的類型和特性有關系?；鹧娣譃樨毴佳妗⒒瘜W計量焰和富燃焰，貧燃焰具有較強的氧化性，適合易離解、易電離元素的原子化；富燃焰具有還原性，適合測定易形成難離解氧化物元素；化學計量焰溫度高，干擾小，背景低，穩定性好，對于鎳元素而言，其氧化物不穩定，用貧燃焰比較適合，因為貧燃性空氣-乙炔火焰無干擾存在。當乙炔流量為1300mL/min時，吸光度最大，最佳的乙炔流量為1300mL/min。

2.3.6積分方式及時間選擇

鎳標準溶液2.0mg/L，不同的積分時間下測定相應的吸光值，計算方式采用連續值、峰高值和峰面積值進行對比，實驗結果見圖6。

由圖6可見當積分時間相同，使用連續、峰高和峰面積三種方式下所得的吸光度不同，采用峰高值所得的吸光度較為平穩，積分時間在3.0S-5.0S時響應值趨于平穩；而采用連續和峰面積這兩種方式，所測定的吸光度波動較大。由于鎳的譜線較復雜，測定時適當延長積分時間有利于提高測定的精密度。因此計算方式選擇峰高值，積分時間為5.0S。

2.3.7濾波系數選擇

鎳標準溶液2.0mg/L，不同濾波系數下測定其吸光度，測定結果見圖7。

由圖7可見溶液吸光度響應值隨濾波系數的增大而降低。濾波系數越小，濾波效果越不明顯，但信號響應會快些，波形失真會大些。對于火焰法，測定時濾波系數可取大一些，較大的濾波系數可以減小圖形失真，降低檢測器的噪聲。為獲得較快的響應值及較低的檢測器噪聲，濾波系數值選用0.6。

2.3.8扣背景方式選擇

背景吸收是來自原子化器的一種光譜干擾，它是由氣態分子對光的吸收以及高濃度鹽的固體微粒對光的散射引起的，是一種寬頻帶吸收。

儀器的背景校正方式有自吸校正和氘燈校正。樣品試液分別在不扣背景、氘燈扣背景和自吸法扣背景方式下測定吸光度以及背景值。平行測定三次取平均值，結果見表2。

由表2可見自吸法扣掉的背景值更多，背景扣得更徹底，故采用自吸法扣背景。

2.4標準曲線繪制

2.5樣品的測量

在最佳儀器條件下平行測定樣品3份取平均值代人標準曲線方程，計算、樣品中鎳含量，結果見表4。

換算后植脂奶油中鎳含量為0.353mg/kg，鎳含量未超標。

2.6加標回收率實驗

1號、2號與3號加標量分別為0.040mg/L、0.080mg/L、0.100mg/L，平行測試3次，取平均值，計算回收率，結果見表5。

樣品的加標回收率范圍為93.53%-104.05%，方法準確度較高，滿足測定微量鎳的要求。

2.7干擾離子試驗

在樣品中主要的干擾離子有pb2+、Cu2+、Na+、SO42-、NO3-、Cl-。在六份2.0mg/L的鎳標準溶液中，分別加入10倍的干擾離子，儀器最佳工作條件下測定吸光度，結果見表6。當測定的相對誤差<±5%（0.127-0.141）時，不影響鎳的測定。從結果可見，只有Na+對實驗的測定造成干擾。

2.8檢出限

鎳標準溶液0.016ml/L，空白測試為0.5%HCl，連續11次測定吸光度，結果見表7。

鎳標準溶液的平均吸光度為0.005，空白溶液的吸光度標準偏差8為0.000924，De=C×3δ/A，檢出限為0.0089mg/L，本方法靈敏度較高。

2.9精密度及特征濃度

精密度，一般用能產生0.2-0.5吸光度的標準溶液，在最佳工作條件下，連續（中間不能調整零點）測定11次，以相對標準偏差表示。

特征濃度是指能產生1%吸收（產生0.0044的吸光值）時所對應的元素濃度。特征濃度SA=C×0.0044/A。

鎳標準溶液4.0mg/L連續測定11次，數據見表8。

平均吸光度A=0.325，標準偏差σ=9.1×10-4，相對標準偏差Sr=0.28%，特征濃度SA=0.0360ug/mL，可見此方法的精密度較高，儀器穩定性好，重現性較好。

3結論

采用火焰原子吸收光譜法測定氫化油中微量鎳，采用硫酸-硝酸-過氧化氫混合消化樣品，確定最佳儀器工作條件為232.00nm特征譜線、0.2nm狹縫、4.0mA燈電流、6.0mm的燃燒器高度、1300mL/min的乙炔流量、0.20MPa的空氣流量、自吸法扣背景、0.6的濾波系數、5.0S的積分時間。鎳標準曲線方程為v=8.3166x-0.0206，R2=0.9995，曲線線性較好，線性范圍為O.000mg/L-0.400mg/L，加標回收率為93.53%-104.05%。本測試方法有以下優點：樣品處理效果好；樣品與標準系列在自吸法的扣背景方式下測定，背景扣得較徹底，檢出限為0.0089mg/L，特征濃度為0.0360ug/mL，測定的靈敏度高。故此方法有簡便、操作簡單、靈敏度高、干擾少等特點，能夠滿足測定微量鎳的要求。endprint