鉍膜SPCE差分脈沖伏安法快速檢測(cè)茶葉中鉛的研究.pdf

1、茶葉是世界三大飲品之一，也是公認(rèn)的天然健康飲料，受到世界各國(guó)人民的喜愛(ài)。我國(guó)是世界第二大產(chǎn)茶國(guó)，也是世界最大的茶葉出口國(guó)之一。茶葉作為我國(guó)出口創(chuàng)匯的一種重要農(nóng)產(chǎn)品，其衛(wèi)生質(zhì)量問(wèn)題直接關(guān)系到我國(guó)的茶葉產(chǎn)業(yè)。 鉛是一種具有神經(jīng)毒性和蓄積性的重金屬元素，鉛的過(guò)量攝入嚴(yán)重危害人體健康。國(guó)內(nèi)外對(duì)多種食品的鉛含量都有嚴(yán)格的規(guī)定，茶葉中也含有一定量的鉛，其主要來(lái)源是土壤。鉛含量的檢測(cè)是包括茶在內(nèi)的多類(lèi)食品衛(wèi)生檢驗(yàn)的重要指標(biāo)之一，因此，尋求食品

2、中鉛的快速測(cè)定方法十分重要。 電化學(xué)分析法因其具有靈敏、準(zhǔn)確、快速的特點(diǎn)，且儀器設(shè)備成本較低，操作較簡(jiǎn)便，克服了傳統(tǒng)重金屬檢測(cè)方法檢測(cè)儀器昂貴，檢測(cè)步驟繁瑣，檢測(cè)成本高等不足，已經(jīng)成為當(dāng)前快速檢測(cè)重金屬的研究熱點(diǎn)。在電化學(xué)方法中伏安法是檢測(cè)重金屬最常用的方法，而差分脈沖溶出伏安法是伏安法中測(cè)定靈敏度最高的方法之一。電化學(xué)法檢測(cè)重金屬通常使用的固體電極由于保養(yǎng)和處理繁瑣，對(duì)操作人員要求較高，難以批量生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用。本研究實(shí)驗(yàn)用絲網(wǎng)

3、印刷電極替代固體電極，以克服固體電極存在的不足，成功研制了“基于差分脈沖溶出伏安法的汞膜電極測(cè)定茶葉中痕量鉛的快速測(cè)定”的新技術(shù)。在此研究獲得成功的基礎(chǔ)上，為克服常用的鍍汞膜存在的諸如汞本身具有較大毒性，易污染環(huán)境，危害操作人員健康的不足，欲用無(wú)毒的“綠色金屬”鉍代替常規(guī)使用的汞，以避免傳統(tǒng)汞電極使用帶來(lái)的危害，同樣具有準(zhǔn)確性好，操作簡(jiǎn)便，電極表面易更新，重現(xiàn)性也較理想等優(yōu)點(diǎn)，有極大的研究?jī)r(jià)值和實(shí)際應(yīng)用潛力?；诖耍狙芯繉⒉罘置}沖溶出

4、伏安法與絲網(wǎng)印刷電極和鉍膜修飾方法相結(jié)合，欲構(gòu)建一種新穎的具有多種優(yōu)勢(shì)的茶葉鉛元素快速檢測(cè)電化學(xué)傳感器。在前面研究獲得較理想結(jié)果的基礎(chǔ)上，又對(duì)檢測(cè)食品中鉛的前處理法進(jìn)行了研究和改進(jìn)，試圖尋找一種快速、簡(jiǎn)便、廣泛適用的樣品處理方法。 本論文主要包含以下幾個(gè)方面： 論文第一部分綜述了食品中重金屬及其檢測(cè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，特別是對(duì)電化學(xué)檢測(cè)方法做了較詳盡的介紹，對(duì)其在食品中重金屬檢測(cè)分析中的研究進(jìn)行了概述。并對(duì)常用電化學(xué)方法的

5、原理、材料和數(shù)據(jù)分析等進(jìn)行了概述。 第二部分探索了基于絲網(wǎng)印刷電極的差分脈沖溶出伏安法測(cè)定茶葉中痕量鉛的快速測(cè)定新技術(shù)。試驗(yàn)優(yōu)化了絲網(wǎng)印刷電極鍍汞膜的條件；最佳檢測(cè)條件和儀器參數(shù)等。通過(guò)試驗(yàn)，選擇了濃度為3×10-4mol/L的Hg2+同位鍍汞法檢測(cè)，修飾方法簡(jiǎn)便易行。結(jié)果表明在沉積電位-1.0 V，電位增量0.05 V，脈沖幅度0.2 V，脈沖寬度0.5 s，脈沖間隔0.5 s，沉積時(shí)間300 s，平衡時(shí)間30 s條件下，在2

6、5 mL0.1 mol/L HCl底液中，溶出峰電流與鉛濃度在10～300μg/L范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，其回歸方程為：Ip(μA)=0.0205X(μg/L)+0.8211，線性相關(guān)系數(shù)r為0.9936，檢出限為1.31μg/L(折算后相當(dāng)于茶葉中的鉛含量0.065mg/kg)，方法靈敏，并研究了多種離子存在條件下對(duì)150μg/L的鉛離子檢測(cè)的干擾情況。檢測(cè)茶葉樣品的鉛含量，所得測(cè)定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于8％，回收率達(dá)到85.2％～10

7、9.3％，并且t檢驗(yàn)結(jié)果表明沒(méi)有顯著差別。由此可知，用研究出來(lái)的差分脈沖溶出伏安法汞膜電極測(cè)定茶葉中的痕量鉛，具有快速、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便、靈敏等優(yōu)點(diǎn)，有進(jìn)一步深入研究的價(jià)值。 第三部分建立了同位鍍鉍膜法修飾的絲網(wǎng)印刷碳電極差分脈沖溶出伏安法快速檢測(cè)茶葉中重金屬元素鉛的方法。詳細(xì)描述了建立該系統(tǒng)檢測(cè)方法的條件優(yōu)化過(guò)程，得到了一系列最佳參數(shù)： 選擇了濃度為1.0×10-5 mol/L的Bi3+同位鍍鉍法，以pH4.0的醋酸-醋酸鈉

8、緩沖溶液為底液，電沉積電位確定為-1.1 V，電位增量為0.01 V，脈沖幅度為0.1 V，脈沖寬度為0.1 s，脈沖間隔為1.5 s，沉積時(shí)間為300 s，平衡時(shí)間為30 s。在優(yōu)選條件下獲得的方法線性范圍為50～300μg/L，相關(guān)系數(shù)為r=0.9972，檢測(cè)限為2.35μg/L(S/N=3)，相當(dāng)于茶葉中鉛含量0.12mg/kg，并研究了多種離子存在條件下對(duì)150μg/L的鉛離子檢測(cè)的干擾情況。在上述條件下差分脈沖溶出伏安法檢測(cè)茶

9、葉樣品，精確度高，與國(guó)標(biāo)法測(cè)定值符合度好，說(shuō)明此方法與國(guó)標(biāo)方法同樣具有較高的準(zhǔn)確性。本實(shí)驗(yàn)采用了鉍膜修飾的絲網(wǎng)印刷電極傳感器，結(jié)合優(yōu)化的差分脈沖溶出伏安分析，建立了一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確的茶葉中鉛含量檢測(cè)技術(shù)。 第四部分以茶葉為電化學(xué)分析法檢測(cè)鉛元素的樣本，對(duì)純水茶湯浸泡法，酸液浸泡法和微波消解法三種樣品前處理方法進(jìn)行了探索。研究結(jié)果表明，純水浸泡法處理茶葉樣品，雖然簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、安全，但鉛的溶出率極低，加上茶葉中通常含有的鉛

10、元素本身就是痕量級(jí)水平的，因此，該方法不適用于快速檢測(cè)茶葉中鉛的電化學(xué)傳感技術(shù)。酸液浸提法經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便，通過(guò)方法的優(yōu)化，確定了以20％硝酸溶液為浸提酸液，在70℃水浴條件下浸泡樣品30 min，離心后取上清液，通過(guò)趕酸、稀釋定容等過(guò)程改進(jìn)，克服了部分不利因素的影響。試驗(yàn)結(jié)果顯示同樣存在鉛溶出率低的缺陷。在對(duì)微波消解法的研究中，根據(jù)微波技術(shù)原理，改進(jìn)了預(yù)消化步驟，優(yōu)選并確定了消解液以及微波消解工作條件。在工作參數(shù)為：0.4 MPa，4 min

11、，0.8MPa，1 min，1.2 MPa，1 min，1.6 MPa，1 min，2.0 MPa，4 min的條件下進(jìn)行樣品檢測(cè)，所得結(jié)果與國(guó)標(biāo)法檢測(cè)值相符，精密度和準(zhǔn)確度也較理想，適用于茶葉中鉛的檢測(cè)。由于該微波消解法具有污染少、節(jié)約試劑、操作安全、方便快捷等諸多優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的較新型試樣消解方法，有廣闊的應(yīng)用前景和極大的研究?jī)r(jià)值。 第五部分對(duì)論文進(jìn)行了總結(jié)和展望，在上述研究的基礎(chǔ)上提出了茶葉中重金屬檢測(cè)的一種快速、簡(jiǎn)便的