矿泉水中铁含量的测定毕业设计.doc

北京化工大学毕业设计（论文） I 诚信声明（三号宋体加黑）诚信声明（三号宋体加黑） 本人声明： 我所呈交的本科毕业设计论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律 结果由本人承担。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 日期： 年 月 日 北京化工大学毕业设计（论文） II 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目：矿泉水中铁含量的测定 学院： 专业： 班级： 学生： 指导教师： 1设计（论文）的主要任务及目标 (1) 通过查阅文献，了解煤炭发热量测定的方法，能够在老师指导下设计测定实验； (2) 完成实验，熟悉具体的实验操作； (3) 分析影响煤炭发热量准确测定因素，使实验值尽可能的接近真实值。 2设计（论文）的基本要求和内容 (1) 学习文献调研，了解国内外相关课题的前沿知识； (2) 独立完成实验，掌握实验过程工艺，钻研实验原理； (3) 按设计要求，撰写毕业论文，解决科学问题。 3主要参考文献 1 赵海勇，谭劲松.我国煤炭市场结构分析J.技术经济与管理研究，2006， （4）. 2 李英华.煤质分析应用技术指南M.北京：中国标准出版社，1999. 3 周艳霞.影响煤炭发热量准确测定的因素及对策J .黑龙江科技信息， 2011， （17）：44. 4进度安排 设计（论文）各阶段名称起 止 日 期 1 文献调研与课题的提出 2012.102012.11 2 实验方案的设计 2012.112012.12 3 煤炭发热量的测定 2012.122013.1 4 煤炭发热量准确测定因素的分析 2013.12013.3 5 总结实验结果及撰写论文 2013.32013.4 北京化工大学毕业设计（论文） III 矿泉水中铁含量的测定矿泉水中铁含量的测定 摘摘 要要 本论文是应用分光光度法和分子荧光法测定矿泉水中的铁含量。分光光度法以 邻二氮菲作为显色剂，分别测定矿泉水中铁的含量，在pH值为5左右时，邻二氮菲与 二价铁生成稳定的桔红色配合物（Fe(phen)3）2+），在波长512nm处有最大吸收波 长，在室温下，显色时间为10min。测得矿泉水中铁的含量为2.11g/mL；分子荧光 法测定矿泉水中的铁含量是基于Fe（II）与邻菲啰啉生成络合物使其荧光猝灭的特性， 讨论了在室温下，pH 5.5 的乙酸乙酸铵的缓冲介质中，以ex= 270 nm 为激发波 长，于em= 365 nm 波长处测定该络合物荧光强度。结果表明Fe（II）质量浓度 0.8120.0 ng/mL 范围内与络合物的荧光强度具有良好的线性关系，相关系0.9994， 检出限0.50ng/mL。对60 ng/mL 的Fe RSD ( n = 9) 为2.8%。Fe 的回收率为98.03% 102.9% 。四种水样的铁含量分析结果分别为 3.48g/mL、4.08g/mL、2.12g/mL、1.35g/mL。 关键词：关键词：分光光度法；邻二氮菲；分子荧光法；铁；矿泉水 北京化工大学毕业设计（论文） IV 目录目录 第一章 前 言 1 第 11 节 矿泉水简介 1 第 12 节 微量元素铁与人体健康 1 第 13 节 铁元素含量测定综述 3 第 2 章 邻二氮菲分光光度法测定矿泉水中铁元素 4 第 2.1 节 实验原理4 第 2.2 节 试剂与仪器5 第 2.3 节 实验过程6 第 3 章 分子荧光法测定矿泉水中铁元素 .11 第 3.1 节 实验部分11 第 3.2 节 实验方法11 第 3.3 节 结果与讨论11 第 3.4 节 样品分析12 结 论 14 参考文献 15 致 谢 17 北京化工大学毕业设计（论文） 1 第一章第一章 前前 言言 第第 11 节节 矿泉水简介矿泉水简介 矿泉水是从地下深处自然涌出的或经人工揭露的、未受污染的地下矿水；含有 一定量的矿物盐、微量元素或二氧化碳气体。随着人们生活水平的提高，矿泉水成 为了人们生活中不可缺少的用品。选择合适的矿泉水饮用，可以起到补充矿物质和 微量元素的作用，其中铁元素是人体内最必不可少的微量元素。 第第 12 节节 微量元素铁与人体健康微量元素铁与人体健康 一个成年人，全身含铁约 35g ，除以血红蛋白形式存在外，还有约 10% ， 分布在肌肉和其它细胞中，是酶的构成成分之一。还有一部分称做贮备铁，贮备在 肝脏、脾脏、骨髓、肠和胎盘中，约占总量的 15%20% 。此外，还有少量的铁， 以与蛋白质相结合的形式，存在于血浆中，称做血浆铁，数量约为 3mg 。红细胞的 寿命约为 120 天，最后在肝脏或脾脏中破裂。这样，每天破裂的红细胞数，约相当 于红细胞总数的 1/120 。同时每天又有相同数量的新的红细胞，由红骨髓产生出来。 因此，在正常情况下，人体内的红细胞数，保持相对稳定。破坏（或死亡）的红细 胞，分离出来的铁，转变成为血浆铁，进入骨髓中后，再次用来生产新的红细胞， 肌肉及其它细胞中的铁也是如此，细胞破裂后，变成血浆铁，然后再用来合成新的 细胞。因此，铁与蛋白质、脂肪等其它营养素不同，除出血造成铁的损失外，铁在 人体内并无消耗，而是循环利用。尽管如此，但仍然有极少量的铁损失到身体外面， 即每天脱落的肠粘膜、皮肤细胞以及毛发中所含的铁，成年男子约为 0.9mg ，女子 约为 0.7mg 。因而每天需要从食物中吸收约 1mg 的铁，以资补充。又因为铁的吸 收率因食物而异，通常为 10% 左右，再加上安全系数，从而中国营养学会建议每日 膳食营养素供给量中，铁的摄取量成年男子为12mg，女子为18mg，孕妇、乳母为 28mg 。女子、孕妇、乳母因月经出血、胎儿成长和哺乳等原因，故每日应摄取铁的 数量较多。 当每日摄取的铁量，少于损失（应补充）的铁量时，经过一段时间，贮备铁用 完，血液中红细胞的数目或者红细胞中的血红蛋白含量，便会相应减少，从而不同 程度地出现贫血症状。医学上常采用红细胞计数的方法，来作为确定贫血的标准。 一般红细胞在 400 万个 /mm 3 ，血红蛋白在 12g% 以上者为正常。红细胞数在 北京化工大学毕业设计（论文） 2 300400 、 200300 、 100200 、 100 万个 /mm 3 以下，血红蛋白在 911 、69 、36 、3g% 以下，分别为轻度、中度、重度、极重度贫血。 一般足月胎儿肝内贮存的铁，可以供应 6 个月，早产儿仅够供应 34 个月； 同时婴幼儿生长迅速， 5个月时体重增加1倍，1 岁时增加2倍；又婴幼儿的排泄量 比成年人高出数倍，因而在出生后 934 个月期间，往往容易缺铁。如不能及时添 加含铁多的辅食，贫血症状还会延续很长时间。其它如大量出血或慢性出血者，患 慢性疾病、发热性疾病者，以及病理情况下铁代谢异常者等，也会出现缺铁性贫血。 1.2.1 铁的生理功能 （1） 、铁是血红蛋白的重要部分，而血红蛋白功能是向细胞输送氧气，并将二 氧化碳带出细胞。血红蛋白中4个血红素和4个球蛋白链接的结构提供一种有效机制， 即能与氧结合而不被氧化，在从肺输送氧到组织的过程中起着关键作用。 （2） 、肌红蛋白是由一个血红素和一个球蛋白链组成，仅存在于肌肉组织内， 基本功能是在肌肉中转运和储存氧。 （3） 、细胞色素是一系列血红素的化合物，通过其在线粒体中的电子传导作用， 对呼吸和能量代谢有非常重要的影响，如细胞a、b和c是通过氧化磷酸化作用产生能 量所必需的。 （4） 、其它含铁酶中铁可以是非血素铁，台参与能量代谢的NAP脱氢酶和琥珀 脱氢酶，也有含血红素铁的对氧代谢副产物分子起反应的氢过氧化物酶，还有多氧 酶（参与三羟酸循环） ，磷酸烯醇丙酮酸羟激酶（糖产生通路限速酶） ，核苷酸还原 酶（DNA合成所需的酶） 。 （5） 、铁元素催化促进-胡萝卜素转化为维生素A、嘌呤与胶原的合成，抗体 的产生，脂类从血液中转运以及药物在肝脏的解毒等。铁与免疫的关系也比较密切， 有研究表明，铁可以提高机体的免疫力，增加中性白细胞和吞噬细胞的吞噬功能， 同时也可使机体的抗感染能力增强。 1.2.2 缺乏症状与后果 （1） 、贫血：严重时可增加儿童和母亲死亡率，使机体工作能力明显下降。 （2） 、行为和智力方面：铁缺乏可引起心理活动和智力发育的损害及行为改变。 铁缺乏（尚未出现贫血时的缺乏）还可损害儿童的认知能力，而且在以后补充铁后 也难以恢复。动物试验表明，短时期缺乏可使幼小动物脑中铁含量下降。以后补充 北京化工大学毕业设计（论文） 3 铁可纠正身体内铁储存，但对脑中铁没有作用。长期铁缺乏会明显影响身体耐力。 Finch等进行动物实验表明，铁缺乏对动物跑的能力的损害与血红蛋白的水平无关， 而是因为铁缺乏肌肉中氧化代谢受损所至。 1.2.3 铁缺乏对免疫系统的影响： a抵抗病原微生物入侵的能力减弱。 b降低免疫细胞从静止-临战的反应速度。 c使抗氧化生化酶活性降低。 d抗体的生产停止或以很慢的速度进行。 e缺铁性贫血，细胞供氧不足。其结果是整天无精打采，疲劳而倦怠，比较容 易被感染。 血液里流动的太多的自由铁不仅无助于抵抗能力，不能保护人的肌体，反而会 被细菌吞噬，成为细菌的美食，并且细菌会因此而大量地繁殖。这就是为什么必须 加倍小心给孩子补充铁质的原因。鉴于铁元素对人体活动的重要性，而矿泉水又是 人日常生活中摄取量最多的物质。因此，测定矿泉水中铁元素的含量，有利于我们 掌握日常生活中铁元素的摄取量，并且可以根据自身的条件，选择适合自己的矿泉 水1-4。 第第 13 节节 铁元素含量测定综述铁元素含量测定综述 对于水中铁含量的测定方法众多，大致概括起来有如下几种：普通光度法，此 法显色剂较多，有邻二氮菲及其衍生物、磺基水扬酸、硫氢酸盐5 等，但上述方法 中灵敏度均较低，难以进行痕量铁的测定；铁的催化动力学光度法，常用的显色剂 有邻菲罗啉、磺基水杨酸和硫氰酸盐等6,7；三元络合物滴定法，用络天箐S-氯化十 六烷基三甲胺与铁形成三元络合物测定铁等8,9；微乳液增敏动力学光度法，催化动 力学光度法由于灵敏度高，反应选择性好而成为研究热点10；离子交换树脂相分光 光度法，该法能使分离、富集、测定结合为一体，并具有选择性好、测定速度快、 灵敏度高等优点,一般比溶液光度法的灵敏度提高12个数量级。传统树脂相光度法大 都需特制1mm比色皿且需在比色皿底部打一小孔,操作繁琐,使其应用受到限制11；原 子吸收光谱法，方法快速、简便、准确, 适用于水中微量铁的测定，但仪器昂贵12-15； 综上所述，这些方法要么灵敏度较低、要么操作复杂、要么仪器昂贵、要么不适合 水中铁的测定，因此，在日常生活中分光光度法测定水中痕量铁，这种方法操作简 单，干扰离子少，测量快速,结果准确和灵敏度高，易推广和普及使用16。另外，分 北京化工大学毕业设计（论文） 4 子荧光法测定水中的微量铁，由于具有选择性好、灵敏度高和方法简便等优点17-19。 因而考虑到操作简单，可以直接测定，减少了中间环节，不需要萃取分离本， 选择性好、灵敏度高、有利于普及和推广等特点，本论文选用用邻菲啰啉（邻二氮 菲）分光光度法和分子荧光法测定矿泉水中的铁元素含量。 第第 2 章章 邻二氮菲分光光度法测定矿泉水中铁元素邻二氮菲分光光度法测定矿泉水中铁元素 第第 2.1 节节 实验原理实验原理 1）确定适宜的条件的原因：在可见光分光光度法的测定中，通常是将被测物与 显色剂反应，使之生成有色物质，然后测其吸光度，进而求得被测物质的含量。因 此，显色条件的完全程度和吸光度的测量条件都会影响到测量结果的准确性。为了 使测定有较高的灵敏度和准确性，必须选择适宜的显色反应条件和仪器测量条件。 通常所研究的显色反应条件有显色温度和时间，显色剂用量，显色液酸度，干扰物 质的影响因素及消除等，但主要是测量波长和参比溶液的选择。对显色剂用量和测 量波长的选择是该实验的内容。 2）如何确定适宜的条件：条件试验的一般步骤为改变其中一个因素，暂时固定 其他因素，显色后测量相应溶液吸光度，通过吸光度与变化因素的曲线来确定宜的 条件。 3）本试验测定矿泉水中铁含量的原理：根据朗伯比耳定律：A=bc。当入射 光波长 及光程 b 一定时，在一定浓度范围内，有色物质的吸光度 A 与该物质的浓 度 c 成正比。只要绘出以吸光度 A 为纵坐标，浓度 c 为横坐标的标准曲线，测出试 液的吸光度，就可以由标准曲线查得对应的浓度值，即工业盐酸中铁的含量。 4）邻二氮菲法的优点：用分光光度法测定试样中的微量铁，目前一般采用邻二 氮菲法，该法具有高灵敏度、高选择性，且稳定性好，干扰易消除等优点。 5）邻二氮菲法简介： 邻二氮菲为显色剂，选择测定微量铁的适宜条件和测量条 件，并用于工业盐酸中铁的测定。 6）邻二氮菲可测定试样中铁的总量的条件和依据：邻二氮菲亦称邻菲咯啉（简 写 phen） ，是光度法测定铁的优良试剂。在 pH=29 的范围内，邻二氮菲与二价铁 生成稳定的桔红色配合物（Fe(phen)3）2+） 。 北京化工大学毕业设计（论文） 5 此 配合物的 lgK稳 稳 = 21.3，摩尔吸光系数 510 = 1.1104 Lmol-1cm-1，而 Fe3+能与邻二 氮菲生成 31 配合物，呈淡蓝色，lgK稳 稳=14.1。所以在加入显色剂之前，应用盐酸 羟胺(NH2OHHCl)将 Fe3+还原为 Fe2+，其反应式如下： 2 Fe3+ + 2 NH2OHHCl 2Fe2+ + N2 + H2O + 4H+ + 2Cl- 测定时控制溶液的酸度为 pH5 较为适宜，用邻二氮菲可测定试样中铁的总量。 第第 2.2 节节 试剂与仪器试剂与仪器 2.2.1 实验试剂 100 gmL-1铁标准溶液：准确称取 0.8634 g 分析纯 NH4Fe（SO4）212H2O 于 200mL 烧杯中，加入 20mL 6molL-1 HCl 溶液和少量水，溶解后转移至 1L 容量瓶中， 稀释至刻度，摇匀；邻二氮菲 1.5 gL-1。 （新配制） ； 盐酸羟胺 100 gL-1（用时配制） ； NaAc 1molL-1；NaOH 1 molL-1；HCl 6 molL-1（工业盐酸试样） 。 2.2.2 实验仪器 721 型分光光度计；1cm 吸收池；10mL 吸量管；50mL 比色管(7 个)。 721 型分光光度计工作原理:分光光度计的原理是溶液中的物质在光的照射激发 下，产生了对光吸收的效应，物质对光的吸收是具有选择性的。各种不同的物质都 具有其各自的吸收光谱。因此当某单色光通过溶液时，其光能量就会被吸收而减弱。 光能量减弱的程度和物质浓度之间的比例关系符合比尔定律。 T=I/I0 LogI0/I=KCL A=KCL 其中：T透射比； I0入射光强度； It透射光强度； 北京化工大学毕业设计（论文） 6 K为吸收系数； L为被分析物质的光程； A吸光度； c 浓度(molL-1)。 由上式可知，当入射光强度吸收系数和溶液的光径长度不变时，透射光强度按 溶液的浓度变化而改变。721 型分光光度计的基本原理时鉴于上述之物理光学现象而 产生的。 光是一种电磁波，具有一定的波长和频率。可见光的波长范围在 400760nm， 紫外光为 200400nm，红外光为 760500000nm。可见光因波长不同呈现不同颜色， 这些波长在一定范围内呈现不同颜色的光称单色光。太阳或钨丝等发出的白光是复 合光，是各种单色光的混合光。利用棱镜可将白光分成按波长顺序排列的各种单色 光，即红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等，这就是光谱。有色物质溶液可选择性地吸 收一部分可见光的能量而呈现不同颜色，而某些无色物质能特征性地选择紫外光或 红外光的能量。物质吸收由光源发出的某些波长的光可形成吸收光谱，由于物质的 分子结构不同，对光的吸收能力不同，因此每种物质都有特定的吸收光谱，而且在 一定条件下其吸收程度与该物质的浓度成正比，分光光度法就是利用物质的这种吸 收特征对不同物质进行定性或定量分析的方法。 在比色分析中，有色物质溶液颜色的深度决定于入射光的强度、有色物质溶液 的浓度及液层的厚度。当一束单色光照射溶液时，入射光强度愈强，溶液浓度愈大， 液层厚度愈厚，溶液对光的吸收愈多，它们之间的关系，符合物质对光吸收的定量 定律，即朗伯比尔定律。这就是分光光度法用于物质定量分析的理论依据。 第第 2.3 节节 实验过程实验过程 2.3.1 准备工作 打开仪器电源开关，预热，调解仪器。 2.3.2 测量工作（以通过空白溶液的透射光强度为 I0，通过待测液的透射光强度为 I, 由仪器给出透射比 T,再由 T 值算出吸光度 A 值） 1）吸收曲线的绘制和测量波长的选择 用吸量管吸取 0.0mL 和 1.0mL 1.010-3molL-1铁标准溶液分别注入两个 5mL 容 量瓶（或比色管）中，各加入 1mL 盐酸羟胺溶液，摇匀。再加入 2.00 mL 0.15%邻 二氮菲溶液，5mL NaAc，用去离子水稀释至刻度，摇匀。放置 10min 后，在光度计 北京化工大学毕业设计（论文） 7 上用 1cm 比色皿，以试剂溶液（即 0.0mL 铁标准溶液）为参比溶液，在 440560nm 之间，每隔 10nm 测一次吸光度，在最大吸收峰附近，每隔 5nm 测量一 次吸光度。在坐标纸上，以波长 为横坐标，吸光度 A 为纵坐标，绘制 A 与 关系 的吸收曲线。从吸收曲线上选择测定 Fe 的适宜波长，一般选用最大吸收波长 max。 2）显色剂用量选择 取 7 个 5mL 容量瓶（或比色管） ，用吸量管各加入 1mL 铁标准溶液，1 mL 盐酸 羟胺，摇匀，再分别加入 0.1mL，0.3mL，0.5mL，0.8mL，1.0mL，2.0mL，4.0mL pHen 和 5mL NaAc 溶液，以去离子水稀释至刻度，摇匀。放置 10min。用 1cm 比色 皿，以蒸馏水为参比溶液，在选择的波长下测定各溶液的吸光度。以所取 pHen 溶液 体积 V 为横坐标，吸光度 A 为纵坐标，绘制 A 与 V 关系的显色剂用量影响曲线。 得出测定铁时显色剂的最适宜用量。 3）溶液酸度的选择 取 8 个 5mL 容量瓶（或比色管） ，用吸量管分别加入 1mL 铁标准溶液，1mL 盐 酸羟胺，摇匀，再加入 2mL Phen，摇匀。用 5mL 吸量管分别加入 0.0mL，0.2 mL，0.5mL，1.0mL，1.5mL，2.0mL，2.5mL 和 3.0mL，1molL-1NaOH 溶液，用去 离子水稀释至刻度，摇匀。放置 10min。用 1cm 比色皿，以蒸馏水为参比溶液，在 选择的波长下测定各溶液的吸光度。同时，用 pH 计测量各溶液的 pH。 4）显色时间 在一个 5mL 容量瓶（或比色管）中，用吸量管加入 1mL 铁标准溶液，1mL 盐 酸羟胺，摇匀。再加入 2mL Phen，5mL NaAc 溶液，以去离子水稀释至刻度，摇匀。 立刻用 1cm 比色皿，以蒸馏水为参比溶液，在选定的波长下测量吸光度。然后依次 测量放置 5min，10min，30min，60min，120min，后的吸光度。 2.3.3 铁含量的测定 1）标准曲线的制作 在 6 支 5mL 比色管中，分别加入 0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00mL 100 g/mL 铁标准溶液，再加入 1.00mL 10%盐酸羟胺溶液，2.00mL 0.15%邻二氮菲溶液 和 5.0 mL NaAc 溶液，以去离子水稀释至刻度，摇匀。在 512 nm 处，用 1cm 比色皿， 以试剂空白为参比，测吸光度 A。 2）试样测定 北京化工大学毕业设计（论文） 8 准确吸取适量试液于 50mL 容量瓶（或比色管）中，按标准曲线的制作步骤， 加入各种试剂，测量吸光度。从标准曲线上查出和计算试液中铁的含量（单位为 gmL-1） 。 2.3.4 实验数据记录与处理 1）标准曲线的制作 根据上面数据，作得标准曲线图如下： 波长 （nm ） 440450460470480490492494496 T (%)58.054.850.846.044.943.242.842.042.0 吸光度 A 0.23660.2600 0.29 00 0.337 2 0.347 8 0.364 5 0.368 6 0.376 8 0.376 8 波长 （nm ） 498.0500.0 502. 0 504.0506.0508.0510.0512.0514.0 T (%)41.841.641.040.041.140.039.839.239.5 吸光度 A 0.37880.3809 0.38 72 0.397 9 0.386 2 0.387 2 0.400 1 0.406 7 0.403 4 波长 （nm ） 516.0518.0 520. 0 530.0540.0550.0560.0 T (%)39.840.040.948.057.273.183.1 吸光度 A 0.40010.3979 0.38 82 0.318 8 0.242 6 0.136 1 0.080 4 北京化工大学毕业设计（论文） 9 由作图可知，最大吸收波长为 512nm。 2）显色剂用量的测定 邻二氮菲用量曲线：（=512 nm） 邻二氮菲的体积（ mL ） 0.10 0.50 1.00 2.00 3.00 4.00 透射比 T(%) 85.151.136.435.936.136.8 吸光度 A 0.07010.29160.43890.4450.44250.4342 据上面数据，作得标准曲线图如下： 由图可知，显色剂最佳用量为 2.00 mL 0.15%邻二氮菲溶液。 3）矿泉水中铁含量的测定 标准曲线的制作 铁标液体积（铁标液体积（ mLmL ） 0 00.20.2 0.40.4 0.60.6 0.80.8 1.01.0 铁浓度（铁浓度（ g/mLg/mL ） 00.4 0.8 1.2 1.6 2.0 透射比透射比 T(%)T(%) 10085.0 66.3 57.8 41.1 38.1 吸光度吸光度 A A 00.07060.17850.23810.38620.4191 北京化工大学毕业设计（论文） 10 据上面数据，作得标准曲线图如下： 标准曲线方程为 y=0.2216x-0.0061；R2=0.98 试样测定(矿泉水含量的测定) 未知样标号未知样标号1 12 2 矿泉水的量（矿泉水的量（mL)mL)1.01.0 1.51.5 透射比透射比 T(%)T(%)82.275.1 吸光度吸光度 A A0.08510.1244 矿泉水中铁的矿泉水中铁的 含量（含量（g/mLg/mL） 0.41160.5889 把 y =0.0851，0.1244 代入标准曲线方程 y=0.2216x-0.0061 中，得到 x=0.4116，0.5889，即稀释后矿泉水中铁的含量为 0.4116g/mL，0.5889g/mL。 由 1.0 Cx2/5 = 0.4116，得 Cx1=2.58（g/mL） 由 1.5 Cx3/5 = 0.5889， 得 Cx2=1.963（g/mL） 则 Cx=（Cx1+ Cx2）/2= (2.58+1.963)/2 = 2.11（g/mL） RSD=3.34% 所以矿泉水中铁的含量为 2.11g/mL。 北京化工大学毕业设计（论文） 11 第第 3 章章 分子荧光法测定矿泉水中铁元素分子荧光法测定矿泉水中铁元素 第第 3.1 节节 实验部分实验部分 3. 1 仪器与试剂 F-2500 荧光分光光度计（日立公司）, PHS-3C 型酸度计（上海） 。 Fe（II）标准溶液（1000 mg/L）：准确称取硫酸亚铁铵 1.7550 g，用 10 mL HCl（1+1） 溶解后，定量转移到 250 mL 的容量瓶中。邻菲啰啉溶液（0.01 mol/L）：准确称取 0.4955 g，用少许乙醇溶解后，定容到 250 mL 的容量瓶中，实 验所用试剂均为分析纯，水为去离子水。 第第 3.2 节节 实验方法实验方法 准确移取一定量 Fe（II）标准溶液于 50 mL 容量瓶中，依次加入 0.5mg 的 Na2S2O3，1. 0mL 邻菲啰啉溶液，用 0. 1 mol/L 乙酸-乙酸铵缓冲液( pH 5.5) 定容。 室温放置 30 min，以 270 nm 波长激发，于 365 nm 波长处测其荧光强度。 第第 3.3 节节 结果与讨论结果与讨论 3.3.1 激发波长和发射波长的选择 按实验方法，分别扫描邻菲啰啉以及 Fe（II）邻菲啰啉络合物的激发光谱和 发射光谱，结果表明，邻菲啰啉的激发峰和发射峰波长分别为 270nm 与 365 nm；加 入 Fe（II）后，峰高明显下降，而峰形和峰位都没有发生变化。因此，选择激发波 长为 270 nm，发射波长为 365 nm。 3.3.2 介质的选择 北京化工大学毕业设计（论文） 12 按实验方法，分别在水、HCl、H2SO4、乙酸乙酸钠、乙酸乙酸铵溶液中, 对邻菲啰啉以及 Fe（II）邻菲啰啉络合物的进行测定，结果表明在乙酸乙酸铵 的缓冲溶液中，邻菲啰啉猝灭效应更为明显，因此选乙酸乙酸铵作反应介质，同 时对缓冲溶液的浓度做了实验，表明 0.1 mol/L 乙酸乙酸铵缓冲液中效果较好。 3.3.3 酸度的选择 结果表明当乙酸乙酸铵缓冲液 pH 5. 5 时，Fe（II）邻菲啰啉溶液荧光强度 最低，即荧光猝灭效果最好，故选用 pH 5. 5 的乙酸乙酸铵缓冲液。 3.3.4 反应时间的影响 结果表明随着放置时间的延长，络合物荧光强度逐渐降低，但 30 min 后其荧光 信号基本不再发生变化，说明该体系在 30 min 内反应完全，即 Fe（II）和邻菲啰啉 的络合比基本稳定。因此选择反应时间为 30 min。 3.3.5 邻菲啰啉用量的选择 结果表明，开始随着邻菲啰啉用量的增加，该体系的荧光强度逐渐降低，而在 邻菲啰啉的用量超过 1. 0 mL 时，其溶液的荧光强度又逐渐增加，因此选择邻菲啰 啉的用量为 1. 0 mL。 3.3.6 标准曲线的绘制 在最佳实验条件下，Fe（II）量在 0.80120.0 ng/mL 范围内，与荧光强度呈良 好的线性关系，其线性回归方程为 F = -0.5098 +64.339，r =0.9994。 3.3.7 精密度与检出限 按实验方法对含有 60 ng/mL Fe（II）邻菲啰啉络合物的标准溶液进行 9 次测 定, 相对标准偏差为 2. 8%。按实验确定的条件对空白溶液进行 9 次测定，根据 IUPAC 建议，计算出该方法的检出限为 0. 50 ng/mL。 3.3.8 在测定 5. 0 g/mL Fe（II）时，当相对误差小于 5% 时，共存离子可允许的倍数： Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl- 和 NO3- 可大量存在；Mn2+（80） ，Pb2+（50） ， Cr6+（40） ，Cd2+（35） ，Zn2+（30） ，Hg2+（20） ，Ni2+（10） ，Cu2+（0. 02） ， Na2S2O3（10mg） 。 在选定的实验条件下，Cu2+ 对 Fe 的测定有很大的干扰，极少量的铜就会使邻 菲啰啉的荧光信号大大降低18，本实验采用适量的 Na2S2O3 将样品中的 Fe（III）全 部还原为 Fe（II） ，同时还可以掩蔽水中存在的少量 Cu2+ ，可以使 Cu2+（20）不干 北京化工大学毕业设计（论文） 13 扰铁的测定。 第第 3.4 节节 样品分析样品分析 3.4.1 矿泉水样的预处理 用聚乙烯塑料瓶取样，塑料瓶临用前用 HNO3( 1+ 1) 浸泡 24 h，再用水冲洗干 净。取一定量待测水样于烧杯中，按每 100 mL 水样加入 1 mL 浓 HNO3，在电热套 上加热至沸，蒸发至剩余少许液体取下冷却，然后加体积分数 2% HNO3，温热溶解 盐类物质。用乙酸乙酸铵缓冲溶液调节 pH，最后用水定容20 。 3.4.2 水样的测定 准确移取适量的上述溶液，按照实验方法进行测定，对每处的水样平行测定 3 次， 取平均值；然后对水样进行加标回收率实验(n= 5)，结果见表 1。该方法用于矿 泉水中铁量的测定，其回收率 98.0% 102.9% 。 表 1 水样的分析结果 水样测定值 /（g/mL ） 加入量 m/g 测得总量 /（g/mL ） RSD /% 回收率 /% 农夫山泉矿泉水3.050.503.480.3098.0 康师傅矿泉水3.620.504.080.2499.0 哇哈哈矿泉水1.560.502.120.38102.9 昆仑矿泉水0.840.501.350.62100.7 北京化工大学毕业设计（论文） 14 结结 论论 1）利用邻二氮菲分光光度法测定微量铁含量，消除了检测物中常见离子的干扰， 又避免了调节控制 pH 值和试验显色剂用量的繁琐操作，准确度与灵敏度大为提高， 测定速度大大加快，具有广泛的使用价值。同时，通过此实验，学习了确定实验条 件的方法，再次熟悉了可见分光光度法的测量原理和实验操作步骤，掌握了邻二氮 菲分光光度法测定微量铁的方法原理以及掌握 721 型分光光度计的使用方法。 2）通过分子荧光法测定矿水中铁的含量实验，我们了解了分子荧光实验中激发 波长和发射波长、介质、酸度、反应时间和邻菲啰啉用量的选择方法，以及标准曲 线的绘制。测出四种水样中铁元素的含量，其方法具有选择性好、灵敏度高和方法 简便等优点。 北京化工大学毕业设计（论文） 15 参考文献参考文献 1 微量元素与健康，杨克敌主编，科学出版社，2003.6，M,79-90. 2 维生素和微量元素的科学应用，何崇主编，上海中医药大学出版社，2003- 4，220-221. 3 微量元素铁与人体健康，艳红，萍乡市人民政府门户网站，2008-6-17. 4 微量元素与健康，陈清主编，北京大学出版社，1990，132. 5 武汉大学主编. 分析化学