不同前处理方法测定奶粉中金属元素的比较.doc

不同前处理方法测定奶粉中金属元素的比较(XXX 1103班)摘 要：为了对不同前处理方法测定奶粉中Ca、Mg含量进行比较，奶粉经过干法灰化和湿法消解这两种前处理方法，将其转化为无机盐的溶液，利用原子吸收光谱法测定Ca、Mg的含量。实验结果Ca、Mg含量的相对误差和相对标准偏差均在10%之间，表明这两种前处理方法是可行的。两种前处理方法得到的Ca、Mg含量无显著差异，因此，通过两种前处理方法相比较，无论是干法灰化还是湿法消解都能比较准确地测定奶粉中的Ca、Mg含量。关键词：奶粉；干法灰化；湿法消解；原子吸收光谱法；Ca、Mg含量。1实验原理原子吸收光谱法主要适用于样品中微量及痕量金属元素的分析。利用原子吸收光谱法测定金属含量，样品需前处理转化为无机盐的溶液，才能上机测定。样品经前处理，金属元素转化为可溶性离子后，将试样溶液导入原子化器中，金属元素被原子化，其基态原子吸收来自同种元素空心阴极灯发出的共振线，吸光度（A）与样品中该元素的浓度(C)成正比，即A=KC，式中，K为常数。据此，通过测量标准溶液及试样溶液的吸光度，做出标准曲线，可求得试样溶液中待测元素浓度。测定Ca、Mg时，需用镧作释放剂，以消除磷酸干扰。样品前处理的恰当与否直接决定了测量的灵敏度和准确度。原子吸收光谱法测定奶粉中金属的含量，目前常用的前处理方法有干法灰化和湿法消解。灰化/消解的目的是破坏有机物、溶解悬浮物，将各种形态（价态）的金属氧化成单一的高价态，以便测定。干法灰化，即将一定量的样品置于坩埚中加热，使其中的有机物脱水、分解、氧化、炭化，再置高温马弗炉中灼烧，灰化，直至残留物为白色或浅灰色为止，所得的残渣即为无机盐成分，可供测定用。灰化可用来处理不适于熔融并需要长期压力消化的样品；样品多少无限制；简单；不需要实时监视。缺点是灰化速度缓慢，通常1h以上；灰化在高温下进行，耗电。通常灰化温度高，灰化速度快。但灰化温度过高，挥发性元素会损失。湿法消化又叫消解，是用酸液或碱液并在加热条件下破坏样品中的有机物或还原性物质的方法。常用的酸解体系有：硝酸-硫酸，硝酸-高氯酸，氢氟酸，过氧化氢等，它们可将样品中的有机物和还原性物质以及热不稳定的物质等全部破坏。消解应注意的问题是: 消解过程中不得使待测组分遭受损失；不得引进干扰物质；要安全、快速，不会给后续操作步骤带来困难；消解制得的溶液一定要适合于选定的监测方法。消解后的溶液应清澈、透明、无沉淀。2实验部分2.1 实验仪器和药品2.1.1 实验仪器 原子吸收分光光度计（AA-6300C,日本岛津）；空气压缩机（AA-320,青岛华青集团有限公司）；马弗炉（SX2，上海浦东东荣丰科技仪器有限公司）；分析天平（FA1004,上海精科天平）；电炉（DK-98-11,天津市泰斯特仪器有限公司）；钙、镁空心阴极灯；分析用钢乙炔气；瓷坩埚；高型烧杯；容量瓶；吸量管等。2.1.2 实验药品100mg/L钙标准溶液；100mg/L镁标准溶液；混合酸（硝酸4+高氯酸1）；20%盐酸；50%硝酸；50g/L镧溶液（称取29.32g氧化镧，用25mL去离子水润湿后，缓慢添加125m/L盐酸使氧化镧溶解后，用去离子水稀释至500mL）；1g/L镧溶液。2.2 实验方法2.2.1 制备试样溶液（样品前处理）2.2.1.1 干法灰化准确称取混合均匀的奶粉试样约1g（精确到0.0001g）于坩埚中，在电炉上微火炭化至不再冒烟，再移入马弗炉中，550加热2h，如果有黑色炭粒，冷却后，则滴加少许50%硝酸溶液润湿。在电炉上小火蒸干后，再移入马弗炉中，550加热30min。取出冷却至室温后，加入5mL20%盐酸，在电炉上加热使灰烬充分溶解。冷却至室温后，移入100mL容量瓶中，用水定容。同时处理空白试样。从上述100mL容量瓶中准确吸取2.00mL到50mL容量瓶中，加2.00mL50g/L镧溶液，用水定容。同样方法处理空白试液。2.2.1.2 湿法消解准确称取混合均匀的奶粉试样约1g（精确到0.0001g）于250mL高型烧杯中，加混合酸10mL，上盖表面皿，置于电炉上加热消解。如未消解好而酸液过少时，再补加几毫升混合酸，继续加热消解，至溶液无色透明为止。稍冷，加几毫升水，继续加热至冒白烟，以除去多余的硝酸。待烧杯中液体接近2mL3mL时，取下冷却。移入100mL容量瓶中，用水定容。同时处理空白试样。从上述100mL容量瓶中准确吸取2.00mL到50mL容量瓶中，加2.00mL50g/L镧溶液，用水定容。同样方法处理空白试液。2.2.2 配制钙、镁系列标准溶液 钙系列标准溶液浓度（mg/L）：2.0，6.0 ， 10.0。 镁系列标准溶液浓度（mg/L）：0.1 ，0.3 ，0.5。配制钙、镁使用液时，在准确吸取标准溶液储备液的同时，吸取2.00mL50g/L镧溶液，用水定容。2.2.3 测定Ca、Mg含量2.2.3.1 开启原子吸收分光光度计依次开启各电源开关，启动软件，进入原子吸收分析页面，输入各页面参数，记录选择的测定条件，预热仪器。打开抽风装置，开启空气压缩机和乙炔气瓶，调好压力，点燃火焰。吸喷二次水12分钟，清洗原子化器。2.2.3.2 标准曲线的测定在最佳测定条件下，先用毛细管吸喷1g/L镧溶液调零，再按由稀到浓的顺序依次测定系列标准溶液的吸光度，以标准溶液浓度为横坐标，对应的吸光度为纵坐标绘制标准曲线。钙的测定条件：波长422.7nm ；狭缝宽 0.7nm ；灯电流 10mA ；乙炔流量 2.0L/min ；空气流量 15L/min ；燃烧器高度 7mm 。镁的测定条件：波长285.2nm ；狭缝宽 0.7nm ；灯电流 8mA ；乙炔流量 1.8L/min ；空气流量 15L/min ；燃烧器高度 7mm 。2.2.3.3 试样溶液的测定 在最佳测定条件下，先用毛细管吸喷1g/L镧溶液调零，再分别测定空白试液及待测试液的吸光度，查标准曲线得出对应的质量浓度，计算钙、镁含量。2.2.3.4 关闭原子吸收分光光度计测完，继续吸入二次水10分钟，清洗原子化器，在空烧5分钟。然后按操作规程关闭气体，退出软件，再依次关闭各电源开关。3 结果与讨论3.1计算试样中Ca、Mg含量 试样中Ca、Mg含量按下次计算：W(mg/100g)= CfV100/(m1000)式中： W为试样中元素含量(mg/100g) ；f为稀释倍数；C为测定试样液中元素的浓度（由标准曲线查出，mg/L）； V为试样定容体积（mL）；m为试样的质量（g）。 计算式简化为：W(mg/100g)= C50100100/(m1000) = C250/m以重复性条件下获得的3次独立测定结果的算术平均值表示，结果保留三位有效数字。3.2计算相对误差（准确度）和相对标准偏差（精密度）相对误差dr = （WT）/T100% 式中： W为多次测定结果的平均值； T为真值。相对标准偏差Sr = S/W100% , S=Wi-W2n-1式中： W为多次测定结果的平均值；Wi为第i次测定结果的值； n为测定次数。在重复性条件下获得3次独立测定结果的绝对差值，不得超过算术平均值的10%。3.3 两种前处理方法测定的钙、镁含量的比较表1 Ca含量测定结果干法灰化（mg/100g）湿法消解（mg/100g）11254.91270.121292.31286.831273.61274.5平均值1.271031.28103dr-2%-2%Sr2%0.7%表2 Mg含量测定结果干法灰化（mg/100g）湿法消解（mg/100g）170.272.1270.672.2370.369.6平均值70.471.3dr-2%-0.6%Sr0.3%2.0%注：钙的真值1300mg/100g，镁的真值71.7mg/100g3.4结果讨论从表1可看出奶粉中钙含量的测定用干法灰化法和湿法分解法的相对误差无明显差异；用干法灰化法与湿法消解法测定奶粉中钙含量时，湿法消解法测定的相对标准偏差较小。因此，两种方法测定奶粉中钙含量的准确度相当，但湿法消解法测定的精确度较高。从表2可看出来用干法灰化法与湿法消解法测定奶粉中钙含量时，湿法消解法测定的相对误差较小，而干法灰化测定的相对标准偏差较小。因此，两种方法测定奶粉中钙含量时，用干法灰化法测定的精确度较高，而用湿法消解法测定的准确度较高。4 结论干法灰化和湿法消解的前处理方法都适用于测定奶粉中Ca、Mg的含量，从实验结果的准确度和精确度来讲，两种方法无太大差异。此次实验的数据较少，实验数据结果不具代表性，但有一定参考价值。从操作方法开看，两种方法各有优势。干法灰化法在处理样品时操作比较简单，且污染小；但耗时较长，且耗电量大。湿法消解法在处理样品时操作比较复杂，还产生有毒气体NO2和Cl2，造成环境污染；但耗时较短，耗电较小。在条件允许下，建议采用干法灰化法测定奶粉中Ca、Mg的含量。参考文献1 GB/T 5009 . 14、 90、 92 2003. 食品中锌的测定，食品中钙的测定，食品中铁、锰、镁的测定2 GB 5413. 212010.婴幼儿食品和乳品中钙、铁、锌、钠、钾、镁、铜、和锰的测定3 方荣