一、实验目的

①掌握电感耦合等离子体发射光谱仪的使用方法;

②熟悉电感耦合等离子体发射光谱同时测定多元素的方法;

③了解生化样品的处理方法。

二、实验原理

微量元素与人体健康密切相关,每一种必要微量元素都在维持人体正常生命活动中担负着极其重要的生物学功能。 头发作为人体新陈代谢的重要排泄途径之一,其中微量元素的含量反映了人体营养代谢状况。 由于头发中各微量元素含量比血液、尿液中高,且具有取材方便、不损伤人体、易于储存和分析等特点,已被看作是一种理想的活体检测材料和环境生物指示性样品。

ICP-AES 分析法是将试样在等离子体光源中激发,使待测元素发射出特征波长的辐射,经过分光,测量其强度而进行定量分析的方法。 它具有分析速度快、灵敏度高、稳定性好等特点,且可进行多元素同时分析测定。 本实验采用湿式消除法将人发样品溶解成澄清溶液,通过ICP 光电直读光谱仪测定人发中的微量元素。

三、仪器与试剂

1)仪器

ICP-AES 仪(Agilent 5800);石英坩埚。

2)试剂与器材

高纯氩气;浓硝酸、盐酸、过氧化氢均为分析纯;纯铜、纯铁和纯锌均为光谱纯;实验用水均为去离子水。

3)样品

人发。

四、实验步骤

1)样品溶液的制备

用不锈钢剪刀从后颈部剪取头发试样,将其剪成约1 cm 发段,用洗发精洗涤,再用自来水清洗多次,将其移入布氏漏斗中,用1 L 蒸馏水淋洗,于110 ℃下烘干。 准确称取试样0.3 g,置于石英坩埚内,加入5 mL 浓HNO3和0.5 mL H2O2,放置数小时,在电热板上加热,稍冷后滴加H2O2,加热至近干;再加少量浓HNO3和H2O2,加热至溶液澄清,浓缩至1 ~2 mL,加入少许蒸馏水稀释,转移至25 mL 容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度,摇匀,待测定。

2)溶液配制

(1)铜储备液(1.000 mg/mL)

溶解1.000 g 光谱纯铜于20 mL 6 mol/L HNO3,移入1 000 mL 容量瓶,用高纯水稀释至刻度,摇匀。

(2)铁储备液(1.000 mg/mL)

称取光谱纯铁1.000 g,溶于20 mL 6 mol/L HNO3中,移入1 000 mL 容量瓶,用高纯水稀释至刻度,摇匀。

(3)锌储备液(1.000 mg/mL)

称取光谱纯锌1.000 g,溶于20 mL 6 mol/L HNO3中,移入1 000 mL 容量瓶,用高纯水稀释至刻度,摇匀。

(4)Cu2+,Fe3+,Zn2+混合使用液(www.daowen.com)

分别取1.000 mg/mL 的铜、铁、锌储备液5.00 mL 至50 mL 容量瓶中,加入6 mol/L HNO3溶液3 mL,用水稀释至刻度,摇匀,此溶液中Cu2+,Fe3+,Zn2+的浓度为100.0 μg/mL。 取100.0 μg/mL 的Cu2+,Fe3+,Zn2+标准溶液5.00 mL 至另一50 mL 容量瓶中,加6 mol/L HNO3溶液3 mL,用水稀释至刻度,摇匀。 此溶液含Cu2+,Fe3+,Zn2+的浓度均为10.0 μg/mL。

(5)Cu2+,Fe3+,Zn2+混合标准溶液

取5 个25 mL 容量瓶,分别加入上述10.0 μg/mL Cu2+,Fe3+,Zn2+ 混合使用液0.00,2.50,5.00,10.00 和20.00 mL,加上6 mol/L HNO3溶液3 mL,用水稀释至刻度,摇匀。 此溶液含Cu2+,Fe3+,Zn2+分别为0.00,1.00,2.00,4.00 和8.00 μg/mL。

3)ICP-AES 测定条件的设置

①射频发生器　频率40 MHz,入射功率1 kW,反射功率小于5 kW。

②等离子炬管　三层同心石英管。

③雾化器　同轴石英玻璃雾化器。

④氩载气流量　0.3 mL/min。

⑤氩冷却气流量　12 L/min。

⑥氩护套气流量　0.2 L/min。

⑦试液提升量　1.5 mL/min。

⑧测定波长　Cu 324.75 nm,Fe 238.20 nm,Zn 213.86 nm。

⑨积分时间　2 s。

4)测定

根据实验条件,将ICP-AES 仪按仪器的操作步骤进行调节,分别将配置的Cu2+,Fe3+,Zn2+混合标准溶液和试样溶液上机测试。

五、注意事项

①实验中使用的器皿都用10%HNO3 溶液浸泡48 h,然后二次蒸馏水冲洗,自然晾干备用。

②溶样过程中加H2O2时,要将试样稍冷,且要慢慢滴加,以免H2O2剧烈分解将试样溅出。

六、数据处理

自行设计表格,记录工作条件、标准溶液和样品中铜、铁、锌的谱线强度,计算出发样中铜、铁、锌含量,以μg/g 表示。

七、思考题

①人发样品为何通常用湿法处理? 若用干法处理,会有什么问题?

②如何确定标准溶液中各元素的浓度?