一种痕量铅的富集方法、体液中铅的测定方法与流程

1.本发明属于痕量重金属检测技术领域，具体涉及一种痕量铅的富集方法、体液中铅的测定方法。


背景技术：

2.铅(pb)是一种人体非必需元素，它普遍存在于自然界的大气、土壤、水和食物中，不会分解，易通过消化道、呼吸道而被人体吸收。它积蓄在人体各组织中，其中以骨髓积蓄量最多，约占体内积蓄铅的85～90％。铅对组织的亲和力很强，可造成肝、脑等多脏器损伤性疾病，以神经系统损伤尤甚，常引起末梢神经炎、运动和感觉异常等症。如果铅随血液流进入脑组织，会损失小脑和大脑皮质细胞，干扰代谢活动，导致营养物质和氧气供应不足，从而出现头痛、记忆力减退、失眠等症状，还常伴有食欲不振、胃肠炎、腹痛等消化系统症状。
3.铅中毒是一种由于铅的累计吸收而导致的慢性病，不易治愈，其对人体的危害即使在血铅含量降低后还会持续很长的时间。结合我国人口密集的特点，快速、简便、灵敏的血铅的测定方法成为当前需求的热点。
4.由于人体液中的pb
2
含量低、浓度范围宽，在使用诸如火焰原子吸收光谱、石墨炉原子吸收光谱、电感耦合等离子体原子发射光谱等仪器进行定量测定时易受到大分子蛋白质、多糖和脂类等物质的干扰，因此在测定前必须对体液中的pb
2
进行分离富集。一般采用反复消化的方式除去生物大分子，但是消化处理的取样量大、回收率低，目前，常用的体液前处理方法有固相萃取、分散液液微萃取等。这些处理过程都不可避免地使用大量有机溶剂，使得处理过程不绿色、不环保。
5.离子液体具有化学稳定性好、不易挥发、低熔点、高电导率和宽电化学窗口等优点，近年来作为一种新型的“绿色溶剂”在分析化学领域得到了广泛的应用，多作为萃取剂或分散剂使用，取代常规的有机溶剂，使分析前处理技术更加绿色环保化。
6.为了避免在萃取和预浓缩过程中使用有机溶剂，近年来开发了一系列基于离子液体的分散液液微萃取技术。在这种基于离子液体的分散液液微萃取程序中没有使用有机溶剂，从而使该方法更加环保化，如申请公布号为cn109470804a的发明专利申请中公开的利用咪唑离子液体萃取双酚类化合物的方法。但是这种基于离子液体的分散液液微萃取程序都使用咪唑类的离子液体，例如[cnmim]pf6、[cnmim]bf4或[cnmim]cl，这类离子液体密度比水大，粘度较高，故在萃取过程中易黏附于试管壁上，难以完全回收沉淀相，且此类离子液体易损失在水中，严重影响了萃取回收率，不利于富集和萃取体液中的痕量pb
2
。


技术实现要素：

[0007]
本发明的目的是提供一种痕量铅的富集方法，以解决目前的分离富集方法造成的铅损失的问题。
[0008]
本发明的另一个目的是提供一种体液中铅的测定方法，以解决目前的测定方法准
确度低、灵敏度低的问题。
[0009]
为实现上述目的，本发明的痕量铅的富集方法的具体技术方案为：
[0010]
一种痕量铅的富集方法，包括以下步骤：(1)取待测样品，添加缓冲液调节ph值至4.5～6.5，加入螯合剂和疏水性季鏻盐离子液体，超声处理，得混合液，所述季鏻盐离子液体的密度小于水的密度；(2)将混合液离心后在-20～-30℃冷冻，分离出上层液体；(3)向所得上层液体中加入助溶剂、反萃剂，得到富集铅的溶液。
[0011]
本发明的痕量铅的富集方法，使用疏水、粘度小且密度比水小的季鏻盐离子液体作为萃取剂，在不使用有机溶剂作为分散溶剂的情况下，使用超声将其分散在待测样品中，结合冷冻固化技术，分离、富集待测溶液中的痕量铅。本发明的富集方法克服了常规咪唑类离子液体的高粘度和难移取的缺点，具有操作简单、方便移取、高富集/萃取效率等优点，能够提高痕量铅的测定准确性。
[0012]
优选的，步骤(1)中所述季鏻盐离子液体的结构式如下：
[0013][0014]
为提高季鏻盐离子液体对痕量铅的萃取效率，步骤(1)中每1ml待测样品中加入80～120ml螯合剂、4～6μl季鏻盐离子液体。
[0015]
所述螯合剂为质量浓度为0.30～0.60％的双硫腙。
[0016]
通常，双硫腙法测铅时，使用缓冲液将待测样品的ph调至偏碱性的状态，ph为8-9，使得待测样品中的铅能够与双硫腙充分螯合。但是本发明中由于离子液体的加入，使得螯合反应的最适ph降低。
[0017]
为进一步提高季鏻盐离子液体对痕量铅的萃取效率，步骤(1)中所述超声的频率为40～80khz，功率为300～500w。超声的时间为1-11min。
[0018]
进一步的，步骤(2)中所述冷冻的时间为60～90min。冷冻后水相固化成冰，上层萃取剂仍为液体状态，从而分离水相与萃取剂。
[0019]
可以理解的是，有机螯合试剂包裹铅形成螯合物，螯合物具有一般有机物的属性。
[0020]
步骤(3)中的反萃剂为能够使螯合物中的铅溶于其中的物质，可以选择硝酸、盐酸或硫酸。
[0021]
冷冻分离后的上层液体为萃取剂和螯合物的混合物。由于萃取剂不能溶于水相反萃剂，该混合物也很难溶于反萃剂，为了使铅进入反萃剂，需要加入助溶剂，进一步的，为了使铅充分溶入反萃剂中，步骤(3)中所述助溶剂的加入量与步骤(1)中季鏻盐离子液体的用量之比为30:40～60。助溶剂选择常用有机溶剂即可，例如甲醇、丙酮、乙腈等。
[0022]
本发明的体液中铅的测定方法的具体技术方案为：
[0023]
一种体液中铅的测定方法，包括以下步骤：采用上述痕量铅的富集方法对体液样品中的铅进行富集，然后对所得富集铅的溶液中的铅含量进行测定
[0024]
本发明的体液中铅的测定方法，通过使用密度小、粘度小的季鏻盐离子液体作为
萃取剂，结合冷冻固化技术，将体液中的铅富集，然后结合石墨炉原子吸收光谱定量测定铅含量。本发明的体液中铅的测定方法具有高灵敏度和低检出限等优点，分析应用价值良好。
[0025]
可以理解的是，铅含量的测定可以使用现有技术中的方法，比如原子吸收光谱法、电感耦合等离子体法等。优选的，为使富集铅的溶液充分灰化，原子吸收光谱法采用是石墨炉原子吸收光谱仪，石墨炉的灰化温度为800～1000℃。石墨炉的原子化温度为1800～2100℃。
附图说明
[0026]
图1为本发明的体液中铅的测定方法检测流程图；
[0027]
图2为本发明的实验例中两种萃取条件下的结果对比；
[0028]
图3为本发明实施例中冷冻固化与未冷冻固化的结果对比。
具体实施方式
[0029]
下面结合具体实施例具体说明本发明所述方法的应用。特别需要指出的是，本发明说明书所举实施例只是为了帮助理解本发明，它们不具任何限制作用，即本发明除说明书所举实施例外，还可以有其他实施方式。因此，凡是采用等同替换或等效变换形式形成的任何技术方案，均落在本发明要求的保护范围中。
[0030]
以下实施例中，季鏻盐离子液体购自上海成捷化学有限公司，其结构式示意如下：
[0031]
代号分别为cyphos il 104、cyphos il 101；纯度分别为95.0％、98.5％；密度分别为0.895g/ml、0.882g/ml；粘度(25℃)分别为806mpa
·
s、1824mpa
·
s。
[0032]
一、本发明的痕量铅的富集方法的具体实施例
[0033]
实施例1
[0034]
本实施例的痕量铅的富集方法，具体包括以下步骤：
[0035]
(1)取10ml的成年尿液于离心管a中，加入醋酸盐-磷酸盐缓冲溶液调节样本ph值至6.5，然后加入1ml质量浓度为0.30％的双硫腙螯合剂和50μl的季鏻盐离子液体cyphos il 104，在30℃下超声处理(频率和功率分别为45khz和300w)10min以促进季鏻盐离子液体的分散，得混合液；
[0036]
(2)将超声处理后的混合液以4000rpm转速离心分离3min后于-20℃下冷冻60min，然后将上层液体倒入离心管b中，得到浓缩液；
[0037]
(3)向离心管b中加入30μl甲醇作为助溶剂，然后再加入200μl的hno3(浓度为0.5mol
·
l-1
)作为反萃剂，即为富集铅的溶液。
[0038]
实施例2
[0039]
本实施例的痕量铅的富集方法，具体包括以下步骤：
[0040]
(1)取10ml的成年男性血样血清于离心管a中，加入醋酸盐-磷酸盐缓冲溶液调节样本ph值至4.5，然后加入1ml质量浓度为0.30％的双硫腙螯合剂和60μl的季鏻盐离子液体cyphos il 101，在30℃下超声处理(频率和功率分别为80khz和500w)15min以促进季鏻盐离子液体的分散，得混合液；
[0041]
(2)将超声处理后的混合液以4000rpm转速离心分离3min后于-30℃下冷冻60min，然后将上层液体倒入离心管b中，得到浓缩液；
[0042]
(3)向离心管b中加入40μl甲醇作为助溶剂，然后再加入150μl的hno3(浓度为0.5mol
·
l-1
)作为反萃剂，即为富集铅的溶液。
[0043]
在本发明痕量铅的富集方法的其他实施例中，助溶剂可以使用丙酮、乙腈等，反萃剂可使用盐酸、硫酸等，不再赘述。
[0044]
二、本发明的体液中铅的测定方法的具体实施例
[0045]
实施例3
[0046]
本实施例以尿液为例，对本发明的体液中铅的测定方法进行说明，检测流程图如图1所示，具体包括以下步骤：
[0047]
(1)取10ml的待测尿液样品于离心管a中，加入醋酸盐-磷酸盐缓冲溶液调节样本ph值至6，然后加入1ml质量浓度为0.30％的双硫腙螯合剂和50μl的季鏻盐离子液体cyphos il 104，在30℃下超声处理(频率和功率分别为45khz和300w)10min以促进季鏻盐离子液体的分散，得混合液；上述待测尿液样品为经0.45μm滤膜过滤后的尿液；
[0048]
(2)将超声处理后的混合液以4000rpm转速离心分离3min后于-20℃下冷冻60min，然后将上层液体倒入离心管b中，得到浓缩液；
[0049]
(3)向离心管b中加入30μl甲醇作为助溶剂，然后再加入200μl的hno3(浓度为0.5mol
·
l-1
)作为反萃剂，离心分离，取下层液体，即为富集铅的溶液；
[0050]
(4)将所得富集铅的溶液在石墨炉原子吸收光谱仪上检测，具体的，使用10ma的空心阴极灯作为辐射源，使用0.7nm的光谱带宽以283.3nm的波长在吸收模式下进行测量；进样量为20μl；加热程序如下：干燥温度为120℃，升温20s，保持40秒；灰化温度为800℃，升温20s，保持40s；原子化温度为1800℃，5s；清洁温度为2400℃，4s；管内的吹扫气体流速为250ml
·
min-1
。
[0051]
实施例4
[0052]
本实施例以血液为例，对本发明的体液中铅的测定方法进行说明，具体包括以下步骤：
[0053]
(1)取10ml的待测血液样品于离心管a中，加入醋酸盐-磷酸盐缓冲溶液调节样本ph值至6，然后加入1ml质量浓度为0.30％的双硫腙螯合剂和50μl的季鏻盐离子液体cyphos il 104，在30℃下超声处理(频率和功率分别为45khz和300w)10min以促进季鏻盐离子液体的分散，得混合液；上述待测血液样品为经0.45μm滤膜过滤后的血清；
[0054]
(2)将超声处理后的混合液以4000rpm转速离心分离3min后于-20℃下冷冻60min，然后将上层液体倒入离心管b中，得到浓缩液；
[0055]
(3)向离心管b中加入30μl甲醇作为助溶剂，然后再加入200μl的hno3(浓度为0.5mol
·
l-1
)作为反萃剂，离心分离，取下层液体，即为富集铅的溶液；
[0056]
(4)将所得富集铅的溶液在石墨炉原子吸收光谱仪上检测，具体的，使用10ma的空
心阴极灯作为辐射源，使用0.7nm的光谱带宽以283.3nm的波长在吸收模式下进行测量；进样量为20μl；加热程序如下：干燥温度为120℃，升温20s，保持40秒；灰化温度为800℃，升温20s，保持40s；原子化温度为1800℃，5s；清洁温度为2400℃，4s；管内的吹扫气体流速为250ml
·
min-1
。
[0057]
三、实验例
[0058]
分别采用实施例3、4中的方法，对人尿样、血样中的pb
2
进行检测，结果如表1所示。
[0059]
表1检测结果
[0060][0061]
注：(1)定量限和检出限分别是基于信噪比为10倍和3倍分别计算的；
[0062]
(2)富集因子是根据富集后与富集前的浓度值倍数。
[0063]
实验中，还研究了萃取条件、冷冻固化与否对实验结果的影响，具体的，在体液中加入pb
2
标准品，然后采用实施例中的方法进行处理、检测。
[0064]
首先，对比研究了分别以5min的超声波和90min的机械振荡分散离子液体后的检测效果，结果如图2所示。由图可知，通过5min的超声波处理获得的人体尿液和血液中pb
2
的提取回收率分别为96.5％和95.3％；通过90min机械振荡获得的人体尿液和血液中pb
2
的提取回收率分别为84.7％和83.4％。这些结果表明：在本方法中机械振荡的分散萃取效率明显低于超声处理。
[0065]
其次，对比研究了水相冷冻固化与未冷冻固化的检测效果，结果如图3所示。图3显示，与未冷冻固化的水相相比，水相冷冻固化后的pb
2
的提取回收率增加了12.8-15.4％，尿样和血样中经过固化后的萃取效率分别为96.5
±
2.4％和95.3
±
2.6％，相对而言，未经固化处理的尿液样品的回收率为83.7
±
3.7％，血液样品的回收率为79.9
±
2.3％。原因在于：在没有固化的情况下，疏水性离子液体漂浮在水表面上，这是由于使用微注射器难以完全收集而导致萃取剂的损失或由于溶解在水相中而导致的分析物的损失。相反，水相的固化降低了离子液体的溶解度，并进一步增加了萃取溶剂的体积，从而提高了收集效率。故与未固化的水相相比，水相的固化对pb
2 -双硫腙螯合物的萃取效率更高。