鉍膜SPCE差分脈沖伏安法快速檢測茶葉中鉛的研究.pdf

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

2、中鉛的快速測定方法十分重要。 電化學分析法因其具有靈敏、準確、快速的特點，且儀器設備成本較低，操作較簡便，克服了傳統(tǒng)重金屬檢測方法檢測儀器昂貴，檢測步驟繁瑣，檢測成本高等不足，已經(jīng)成為當前快速檢測重金屬的研究熱點。在電化學方法中伏安法是檢測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定靈敏度最高的方法之一。電化學法檢測重金屬通常使用的固體電極由于保養(yǎng)和處理繁瑣，對操作人員要求較高，難以批量生產(chǎn)和廣泛應用。本研究實驗用絲網(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定茶葉中痕量鉛的快速測定”的新技術。在此研究獲得成功的基礎上，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)汞電極使用帶來的危害，同樣具有準確性好，操作簡便，電極表面易更新，重現(xiàn)性也較理想等優(yōu)點，有極大的研究價值和實際應用潛力?；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合，欲構建一種新穎的具有多種優(yōu)勢的茶葉鉛元素快速檢測電化學傳感器。在前面研究獲得較理想結果的基礎上，又對檢測食品中鉛的前處理法進行了研究和改進，試圖尋找一種快速、簡便、廣泛適用的樣品處理方法。 本論文主要包含以下幾個方面： 論文第一部分綜述了食品中重金屬及其檢測的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，特別是對電化學檢測方法做了較詳盡的介紹，對其在食品中重金屬檢測分析中的研究進行了概述。并對常用電化學方法的

5、原理、材料和數(shù)據(jù)分析等進行了概述。 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定茶葉中痕量鉛的快速測定新技術。試驗優(yōu)化了絲網(wǎng)印刷電極鍍汞膜的條件；最佳檢測條件和儀器參數(shù)等。通過試驗，選擇了濃度為3×10-4mol/L的Hg2+同位鍍汞法檢測，修飾方法簡便易行。結果表明在沉積電位-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，沉積時間300 s，平衡時間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)良好的線性關系，其回歸方程為：Ip(μA)=0.0205X(μg/L)+0.8211，線性相關系數(shù)r為0.9936，檢出限為1.31μg/L(折算后相當于茶葉中的鉛含量0.065mg/kg)，方法靈敏，并研究了多種離子存在條件下對150μg/L的鉛離子檢測的干擾情況。檢測茶葉樣品的鉛含量，所得測定值的標準偏差均小于8％，回收率達到85.2％～10

7、9.3％，并且t檢驗結果表明沒有顯著差別。由此可知，用研究出來的差分脈沖溶出伏安法汞膜電極測定茶葉中的痕量鉛，具有快速、準確、簡便、靈敏等優(yōu)點，有進一步深入研究的價值。 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茶葉中重金屬元素鉛的方法。詳細描述了建立該系統(tǒng)檢測方法的條件優(yōu)化過程，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，沉積時間為300 s，平衡時間為30 s。在優(yōu)選條件下獲得的方法線性范圍為50～300μg/L，相關系數(shù)為r=0.9972，檢測限為2.35μg/L(S/N=3)，相當于茶葉中鉛含量0.12mg/kg，并研究了多種離子存在條件下對150μg/L的鉛離子檢測的干擾情況。在上述條件下差分脈沖溶出伏安法檢測茶

9、葉樣品，精確度高，與國標法測定值符合度好，說明此方法與國標方法同樣具有較高的準確性。本實驗采用了鉍膜修飾的絲網(wǎng)印刷電極傳感器，結合優(yōu)化的差分脈沖溶出伏安分析，建立了一種經(jīng)濟、環(huán)保、簡便、準確的茶葉中鉛含量檢測技術。 第四部分以茶葉為電化學分析法檢測鉛元素的樣本，對純水茶湯浸泡法，酸液浸泡法和微波消解法三種樣品前處理方法進行了探索。研究結果表明，純水浸泡法處理茶葉樣品，雖然簡單、經(jīng)濟、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水平的，因此，該方法不適用于快速檢測茶葉中鉛的電化學傳感技術。酸液浸提法經(jīng)濟簡便，通過方法的優(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，通過趕酸、稀釋定容等過程改進，克服了部分不利因素的影響。試驗結果顯示同樣存在鉛溶出率低的缺陷。在對微波消解法的研究中，根據(jù)微波技術原理，改進了預消化步驟，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的條件下進行樣品檢測，所得結果與國標法檢測值相符，精密度和準確度也較理想，適用于茶葉中鉛的檢測。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，是一種理想的較新型試樣消解方法，有廣闊的應用前景和極大的研究價值。 第五部分對論文進行了總結和展望，在上述研究的基礎上提出了茶葉中重金屬檢測的一種快速、簡便的