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柱分离富集/等离子体质谱痕量元素及形态分析

曾艳

  环境和生物样品中元素形态分析是目前分析化学研究的热点与前沿领域之一,受到人们广泛的关注。同一元素的不同化学形态,常常表现出迥异的化学行为、生理活性和毒性。比如,铬是人体必需的微量元素之一,Cr(Ⅲ)是“葡萄糖耐量因子”的重要成分,能增强葡萄糖的利用和抑制脂肪酸与胆固醇的合成;Cr(Ⅵ)可引起肝、肾的病变,被认为是致癌物。又如,在各种铝的形态中,自由的Al~(3+),Al(OH)~(2+)和Al(OH)_2~+以及聚合态铝被认为是主要的致毒形态,而铝的氟化物是低毒的,有机铝则基本上无毒。环境和生物体系中元素的存在形态十分复杂,且易受外部条件的影响。如何快速、准确地获取它们在试样中存在形态及含量的信息是分析科学研究中颇具挑战性的课题。在一些环境和生物样品中Al和Cr的含量偏低,一般在ng/mL数量级,其中个别形态的含量更低。原子光谱/质谱技术以其良好的分析性能被认为是元素形态分析中强有力的检测方法,它与柱分离技术(包括微柱和高效液相色谱)联用能准确、快速、灵敏地测定低含量实际样品中元素的形态。基体匹配,内标校正和化学分离等是降低或消除ICP-MS测定高纯稀土氧化物中痕量杂质时干扰的有效方法,但这些方法存在操作繁琐,费时以及消耗试样多等缺点。无需基体匹配和内标校正,利用ICP-MS优异的性能直接测定高纯稀土中痕量杂质是高纯稀土氧化物分析中亟待解决的问题。本论文旨在探索HPLC和纳米材料微柱分离与ICP-MS检测联用用于生物体系和环境中Al和Cr形态分析新方法,研究ICP-MS分析高纯氧化铕中稀土杂质时的基体效应和质谱干扰,建立无基体匹配和内标校正的ICP-MS高纯氧化铕中13种痕量稀土杂质直接测定的新方法。其主要研究内容包括:(1)利用一种两性离子胆汁酸衍生物CHAPS(3-[(3-cholamidopropyl)-dimethylammonio]-1-propanesulfonate)为化学改性试剂,对传统的ODS柱进行改性,并将改性后的ODS柱用于小分子铝(如Al-柠檬酸)和大分子铝(如Al-转铁蛋白)的组形态分离。建立了HPLC分离与UV光度及ICP-MS检测技术联用分析人血清样品中铝形态的新方法。所得实验数据表明,人血清中的铝大多数与蛋白质结合,少量以小分子络合Al的形式存在。本法测定人血清中Al的检测限为0.4ng/mL,RSD为7%(n=11),具有操作简便,分离时间短(5min)和进样量少(10μL)等优点,为研究人血清中痕量元素形态提供了一条新的途径。(2)以纳米ZrO_2微柱分离与ICP-MS检测联用技术为手段研究了Cr(Ⅵ)/Cr(Ⅲ)在纳米材料上的吸附性能。当pH值为8时,纳米ZrO_2能完全吸附Cr(Ⅲ),而对Cr(Ⅵ)基本不吸附。据此,建立了纳米ZrO_2微柱分离富集ICP-MS分析Cr形态的新方法。方法对Cr的检出限(3σ)为0.06ng/mL,测定下限(10σ)为0.37ng/mL,相对标准偏差为2.2%(n=9,C=100ng/mL)。本法选择性好、简便、快速、用量少,用于环境中铬形态的测定,结果较为满意。(3)对电感祸合等离子体质谱法测定高纯氧化铺中痕量稀土杂质时的基体效应和质谱干扰进行了研究。当基体浓度为0.lm留mL时,无基体干扰存在。方法的检出限为3一7ng/L,精密度(RSD%)为2.1一8.4%,样品加标回收率为90%一113%。13个稀土元素的总测定下限为0.19ng/mL,对应的固体总检测下限为19。g/g。本法具有简单、快速、灵敏,不需分离富集,基体匹配及内标校正,以及样品消耗少等优点。……   
[关键词]:;;形态分析;高效液相色谱;纳米二氧化锆微柱;高纯氧化铕;电感藕合等离子体质谱
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:武汉大学2004年