光照羧甲基葡聚糖還原銀離子及應(yīng)用于銀離子的檢測

白 珊，歐陽振中，龍云飛

（1.長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙 410000；

2.湖南科技大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，理論化學(xué)與分子模擬省部共建教育部重點實驗室，湖南湘潭 411201）

1 引言

在環(huán)境監(jiān)測中，重金屬分析一直是一項重要的工作。重金屬在醫(yī)療、航空航天、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都有著廣泛的使用，重金屬可以以各種形態(tài)進入到大氣、水體、土壤以及生物體等環(huán)境介質(zhì)中，是一種具有潛在危害的重要污染物質(zhì)。重金屬不能被微生物分解，但能通過食物鏈在生物體內(nèi)富集，并且可以轉(zhuǎn)化為毒性更強的物質(zhì)。目前，監(jiān)測重金屬離子的主要方法有極譜法、溶出伏安法、分光光度法[1-3]、原子吸收光譜法[4]、熒光化學(xué)傳感器法[5-6]、電感耦合等離子質(zhì)譜法[7]等。Ag+是重金屬中的一種，開發(fā)新的 Ag+檢測方法，對環(huán)境、經(jīng)濟、社會都有重要的意義。Ag+氧化性較強，在紫外燈照射下，CMG 能將 Ag+還原，導(dǎo)致體系吸收光譜等的改變，基于此建立了一種測定Ag+的新方法。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

紫外-可見分光光度計（LAMBDA-35型，美國PE 公司）；

高效環(huán)保型一體化石英紫外線殺菌燈（UV-CLAMP，λ=253.7nm）

CMG 溶液：濃度為1.7×10-2mol/L；

AgNO3儲備液：準確稱取0.034 0g AgNO3（購買于汕頭市西隴化工廠），用二次水溶解，定容至50.0mL，濃度為4.0×10-3mol/L。測定時，將該儲備液稀釋至4.0×10-5mol/L 使用；

NH3·H2O（5%）溶液：（上海國藥集團化學(xué)試劑有限公司）濃度為4.0×10-5mol/L；

NaOH 溶液：（上海國藥集團化學(xué)試劑有限公司）濃度為0.1mol/L；

用BR 緩沖溶液控制反應(yīng)體系酸度，其他試劑均為分析純。水為二次蒸餾水。

2.2 實驗方法

在4.0mL 的離心管組中加入少量熱的NaOH 溶液，震蕩，將NaOH 倒去后，再用蒸餾水洗凈備用。

在上述離心管組中依次加入CMG 溶液1.0mL，依次加入不同體積的濃度為4.0×10-5mol/L AgNO3溶液，然后加入5%的NH3·H2O 溶液 600 μL，再加入200 μL BR 緩沖溶液，最后定容至4.0mL，充分震蕩。

將離心管放置在110W 的紫外燈下連續(xù)照射60min。取出后待其冷卻至常溫后立刻進行紫外分光檢測，分析結(jié)果。

3 結(jié)果與討論

3.1 體系的光譜特征

按實驗方法，銀離子在紫外光的照射下能夠被還原，生成的銀納米粒子對390～410nm 的紫外光具有很強的吸收作用。因此，在390～410nm 波長范圍內(nèi)，可以檢測到最大的吸收波長。溶液中 Ag+的濃度越大，最大吸收峰處的吸光度值越大，吸光度值的增加與 Ag+的濃度在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，如圖1所示。

圖1 不同濃度的Ag+在體系中的紫外吸收光譜

1-5：CMG-AgNO3-BR-Ag+cAg+=0.5，1.0，1.5，2.5，5×10-6mol/L；cCMG=4.3×10-3mol/L

3.2 實驗條件的優(yōu)化

3.2.1 酸度的影響按實驗方法，以BR 緩沖溶液調(diào)節(jié)體系pH 值，探討了pH 在1.56～5.75 對體系的紫外吸收的影響，結(jié)果表明，pH=4.78時，體系的吸光度A值最大，即銀離子被還原的效果最好。如圖2所示。

圖2 不同pH對體系的影響

cAg+=1.5×10-6mol/L；cCMG=4.3×10-3mol/L

3.2.2 光照時間的影響

當(dāng)CMG 濃度為4.3×10-3mol/L，pH 為 4.78時，將反應(yīng)溶液分別光照30min，60min，90min，120min，150min，進行紫外分光光度檢測，發(fā)現(xiàn)60min 光照時間下生成的銀納米粒子在最大吸收波長處的吸光度最大，因此選擇最佳光照時間為60min。如圖3 所示。

圖3 不同光照時間對體系的影響

cAg+=1.5×10-6mol/L；cCMG=4.3×10-3mol/L；pH=4.78 3.2.3CMG濃度的影響

在pH 為 4.78，光照時間為60min 的條件下，對CMG 的濃度進行了探索，實驗結(jié)果顯示，CMG 濃度為4.3×10-3mol/L 時，銀離子被還原效果最明顯，如圖4所示。即穩(wěn)定劑的最佳濃度為4.3×10-3mol/L。

圖4 不同濃度的CMG對體系的影響

cAg+=1.5×10-6mol/L；Time=60min；pH=4.78

3.2.4 干擾離子的影響

根據(jù)實驗方法，分別在最佳檢測條件下，對相同濃度（1.5×10-6mol/L） 的Cu2+，K+，Na+，Mn2+，Hg2+，Mg2+，Cd2+，Pb2+，F(xiàn)e3+，Al3+十種常見金屬離子進行檢測，發(fā)現(xiàn)相同的檢測條件下，只有Ag+能被還原，還原后生成了銀納米粒子，且吸收峰和信號響應(yīng)最明顯。

圖5 不同離子與CMG反應(yīng)吸光度變化情況

3.3 樣品分析

3.3.1 線性范圍和檢出限

在實驗最佳條件下，體系的ΔA隨Ag+濃度的增大而增加，Ag+的濃度（c）在 5.0×10-7～5.0×10-6mol/L 時，c與ΔA呈線性相關(guān)。線性回歸方程為：

ΔA=-0.089 04+0.093 27 c，μmol/L），相關(guān)系數(shù)為0.997 9，檢出限為1.0×10-7mol/L。

3.3.2 樣品和回收率的測定

在實驗最佳條件下，根據(jù)實驗方法檢測了兩份合成樣品中的Ag+含量，結(jié)果見表1。由表1 可知，回收率為98.0%～105.0%，說明該方法有較好的潛在應(yīng)用價值。

表1 樣品中Ag+的測定（n=5）

4 結(jié)論

研究發(fā)現(xiàn)，在110W 紫外燈的照射條件下，經(jīng)CMG 還原生成的銀納米粒子在390～410nm 會出現(xiàn)最大吸收峰，隨著Ag+濃度的增加，其吸光度值也逐漸增強。在濃度為5.0×10-7～5.0×10-6mol/L 內(nèi)得到了較好的線性，相關(guān)系數(shù)為0.997 9。利用該性質(zhì)，建立了一種簡單、快速且準確的測定重金屬Ag+的新方法，用此方法測定實際樣品，結(jié)果令人滿意。