毕业论文氢化物发生-原子荧光光谱法

1、毕业论文氢化物发生-原子荧光光谱法 毕业论文（设计） 题 目：氢化物发生-原子荧光光谱法测定 中成药中砷以及仪器条件的优化 学 号： 07130801038 姓 名： 陈 维 教 学 院： 化学与化学工程学院 专业班级： 2008级应用化学本科班 指导教师： 刘 红 完成时间： 2012年 月 日 毕节学院教务处制 目录 摘要 . 1 ABSTRACT . 2 第一章 氢化物发生-原子荧光光谱法基础知识 . 4 1.1引言 . 4 1.2 原子荧光光谱法. 4 1.2.1 原子荧光光谱的原理 . 4 1.2.2 原子荧光光谱仪 . 5 1.3氢化物发生法 . 5 1.3.1氢化物发生概述 .

2、5 1.3.2氢化物发生方法 . 5 1.3.3 氢化物发生法的特点 . 6 1.4 砷的测定方法 . 6 1.5原子荧光光谱定量分析. 6 1.5.1 测定方法 . 6 第二章 氢化物发生-原子荧光光谱法测定中成药中砷含量以及仪器条件的优化 . 7 2.1 仪器与试药 . 7 2.1.1 仪器 . 7 2.1.2试剂 . 7 2.1.3 药品 . 8 2.2 仪器工作条件 . 8 2.3标准曲线及检出限 . 8 2.4 可溶性砷测定的样品处理 . 8 2.5样品测定 . 9 第三章 结果与分析 . 9 3.1仪器条件的优化 . 9 3.1.1灯电流的选择 . 9 3.1.2光电倍增管负高压的

3、选择 . 9 3.1.3原子化器高度的选择 . 10 3.1.4载气流量选择 . 10 3.1.5屏蔽气流量的选择 . 11 3.1.6载流液和介质纯度及浓度的选择 . 11 3.1.7还原剂浓度的选择 . 12 3.2标准曲线和线性范围 . 13 3.3样品测定结果 . 14 结 论 . 14 致 谢 . 16 毕节学院本科毕业论文（设计） 氢化物发生-原子荧光光谱法测定中成药中 砷以及仪器条件的优化 摘要 目前，对于种类与数量繁多的中成药中重金属含量的标准还没有明确规定，而重金属对人的危害却是一直存在的，所以我们现在需要大量的数据，一是对现有的中成药的信息的完善，二是为规范以后中成药生产提

4、供依据。 本论文主要是用氢化物发生-原子荧光光谱法测定了几种含雄黄的中成药中可溶性砷含量。砷是重金属之一，地壳中含量不多，但广泛存在于自然界中。目前研究表明，砷根据其形态的不同，毒性也有很大差异，而对人体有害的主要是可溶性砷。含砷的药既有毒性，又有不可忽视的药理作用，所以对中成药中的可溶性砷的研究是很有必要的。 由于砷在物质中的含量很低，对仪器的灵敏度和检出限要求较高，故在选择仪器是应尽量选择操作简便，灵敏度高，检出限低，稳定性好的仪器。原子荧光光谱法从机理看属于AES,在受激过程上与AAS相同，它综合与发展了两项技术，兼具两者的优点，并克服它们的不足，再与氢化物发生法连用，达到气液分离的效果

5、，在易形成氢化物的元素的测定中得到了广泛的应用。 本实验根据收集相关资料，先测定了在实验室条件下砷的仪器条件的优化，然后设定仪器条件做出标准曲线，之后处理药品，最后测定中成药中砷的荧光值并算出其中可溶性砷含量。 关键词:氢化物发生-原子荧光光谱法；中成药；可溶性砷；人工胃液 姓名：陈维 题目：氢化物发生原子荧光光谱法测定中成药中砷以及仪器条件的优化 HG-AFS determination of traditional Chinese medicine and the instrument as condition optimizing Abstract At present, to the

6、number of various kinds and proprietary Chinese medicine of heavy metals in standard also did not make clear a regulation, and the harm to heavy metal is always there, so we now need a large number of data, one for the existing proprietary Chinese medicine of the perfect information, 2 it is to regu

7、late the proprietary Chinese medicine production after provides the basis. This thesis mainly is to use hg-afs determination of proprietary Chinese medicine containing impurities several soluble arsenic content. Arsenic is one of heavy metal, the content in the earths crust is not much, but widely e

8、xist in nature. The present study show that, according to the different forms of arsenic, toxic also makes a difference, and harmful to human body is mainly soluble arsenic. Arsenic has both the medicine toxic, and can not be ignored the pharmacological function, so for the research of traditional C

9、hinese medicine soluble arsenic is very necessary. Because in the material of arsenic content is very low, the sensitivity of the instrument and the detection limit the demand is higher, so while choosing instruments is choose as far as possible should be easy operation, high sensitivity, low detect

10、ion limit, the stability is good instrument. Atomic fluorescence spectrometry from mechanism see belong to AES, in stimulated process with AAS the same, it comprehensive and development of two new technology, with the advantage of the two, and to overcome them insufficiency, again with hydride Ed la

11、w, achieve the effect of gas and liquid separation, easy to form in the determination of the elements (in a wide range of applications. 毕节学院本科毕业论文（设计） This experiment according to collect relevant material, the first measure in the laboratory conditions of arsenic condition optimizing instrument, an

12、d then set a standard curve instrument conditions, and then deal with drugs, determination of arsenic in the last proprietary Chinese medicine fluorescent value and figure out which soluble arsenic content. Keywords: HG-AFS ; Proprietary Chinese medicines; Soluble arsenic; Artificial gastric juice 姓

13、名：陈维 题目：氢化物发生原子荧光光谱法测定中成药中砷以及仪器条件的优化 第一章 氢化物发生-原子荧光光谱法基础知识 1.1引言 目前，部分中成药配方雄黄含量高。雄黄是砷硫化物矿物之一，主成分为二硫化二砷(As2S2)，并夹有少量三氧化二砷等杂质1，含As高达70.1%。由于近几年发生了很多含雄黄的中成药中毒的事件2-6，导致人们不能正确评价含雄黄的药的价值。其实雄黄主要成分As2S2难溶于水，几乎不被机体吸收，其可溶性的成份主要是As2O3，毒性成分目前被认为是其中的可溶性砷盐部分。 虽说砷是重金属元素之一，但是砷同时作为人体必需微量元素，它对人体的作用是不可替代的。根据动物实验资料提出，人

14、的砷需要量为6.25g/4.18MJ12.5g/4.18MJ，世界各地砷的摄入量一般为1240g。砷含量较低，会导致生长滞缓，怀孕减少，自发流产较多，死亡率较高；砷含量偏高，又会中毒。所以对砷的摄入量控制是很必须的。 正是由于中成药中雄黄的高含量与被人体吸收的低含量之间的差距，说明雄黄进入人体后，或是由于人体内的某种物质的影响不被吸收，或是药物本身性质所致，这种不确定性就是我们研究的方向。 本实验以含雄黄的药为切入点，测定了中成药中的可溶性砷含量，以及在人工模拟胃液中可溶性砷含量，为药进入人体后的作用机理提供分析依据。 1.2 原子荧光光谱法 1.2.1 原子荧光光谱的原理 1.2.1.1 原

15、子荧光光谱的产生 气态和基态原子核外层电子吸收了特征频率的光源辐射后被激发至第一激发态或较高的激发态，在瞬间又跃迁回基态或较低能态。若跃迁过程以光辐射的形式发射出与所吸收的特征频率相同或不同的光辐射，即产生原子荧光。原子荧光是光致发光，当光辐射停止激发时，荧光发射就立即停止。 1.2.1.2 原子荧光光谱的类型 原子荧光可分为共振荧光、非共振荧光、敏化荧光和和多光子荧光等多种类型。 毕节学院本科毕业论文（设计） 1.2.2 原子荧光光谱仪 原子荧光光谱法的仪器装置主要由三部分组成：激发光源、原子化器、和检测部分。7 1.3氢化物发生法 1.3.1氢化物发生概述 大部分的原子光谱仪器均设计在可见

16、光范围，而As、Sb、Bi、Ge、Sn、Pb、Se、Te八种元素的激发谱线大都落在紫外区间，而且一些仪器测定时有背景干扰，因此测量灵敏度较低。 As、Sb、Bi、Ge、Sn、Pb、Se、Te八种元素的氢化物都有有挥发性，且沸点都低于0，见表1。 表1 氢化物 AsH3 SbH3 BiH3 GeH4 TeH2 PbH4 SnH4 H2Se 沸点/K 218 226 251 184.5 269 260 221 231 氢化物发生进样方法，是利用某些能产生出初生态氢的还原剂或化学反应，将样品溶液中分析元素还原为挥发性共价氢化物，然后借助载气将其导入原子光谱分析系统进行测量的方式8。是测定这些元素的最

17、佳样品引人方式。 1.3.2氢化物发生方法 氢化物发生方法包括金属一酸还原体系，硼氢化钠（钾）一酸还原体系，碱性模式还原体系以及电解还原法四种。其中，本实验采用硼氢化钠（钾）一酸还原体系，其氢化物形成原理为： NaBH4+3H2O+HClH3BO3+NaCl+8H 8H+Em+EHn+H2(过剩) 姓名：陈维 题目：氢化物发生原子荧光光谱法测定中成药中砷以及仪器条件的优化 1.3.3 氢化物发生法的特点 1.3.3.1 氢化物发生进样方法的主要优点 1 分析元素能够与可能引起干扰的样品基体分离，消除了干扰。 2 与溶液直接喷雾进样相比，氢化物法能将待测元素充分预富集，进样效率近乎100%。 3

18、 连续氢化物发生装置宜于实现自动化。 4 氢化物发生法是价态金属的有效分离与富集的手段，不同价态的元素氢化物发生实现的条件不同，可进行价态分析。 1.3.3.2 氢化物发生法的缺点 1不能分析不形成氢化物或者挥发性化合物的元素。 2这种方法存在液相干扰和气相干扰。 1.4 砷的测定方法 测定砷的方法有很多，有分光光度法（包括二乙基二硫化氨基甲酸银比色法(AgDDC) 、砷化氢一钼蓝光度法、砷斑法、催化动力学光度法、阻抑动力学光度法、荧光猝灭法），光谱法（包括氢化物发生一原子荧光光谱法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、x-射线荧光法(XRF)，电感耦一合等离子体质谱法(ICPMS)，

19、电化学法，中子活化分析法等9。各种方法都有自身的优点和缺点。其中，原子荧光法是20世纪80年代以来发展较快的一种痕量分析技术，其中氢化物发生-原子荧光光谱法结合了原子发射光谱法与原子吸收光谱法的优点，具有快速准确、操作简便、选择性好、灵敏度高、线性范围宽以及费用低等优点。 1.5原子荧光光谱定量分析 1.5.1 测定方法 原子荧光光谱法的测定方法包括标准曲线法，标准加入法7。 标准曲线法即在分析元素的线性范围内，配置系列浓度的标准溶液，在最佳的分析条件下测定系列浓度标准溶液的荧光值，采用最小二乘法回归IF-C线性方程或绘制IF-C标准曲线图。然后在相同分析条件下测量样品溶液的荧光强度，求出样品

20、溶液的浓度。此法适用于基体影响较小的样品溶液的分析；且在满足一定质量控制要求时，一条标准曲线可以同时进行多个样品分析。 毕节学院本科毕业论文（设计） 标准加入法即配置含有等量样品溶液的系列浓度的标准加入溶液，测定系列浓度标准加入溶液的荧光值，采用最小二乘法回归IF-C线性方程或绘制IF-C标准曲线图，并外推到荧光值为零时与浓度轴的交点，即为样品溶液的浓度。此法适用于基体影响较大或无法确证的样品溶液的分析，一条标准加入曲线只能进行一个样品分析。 第二章 氢化物发生-原子荧光光谱法测定中成药 中砷含量以及仪器条件的优化 2.1 仪器与试药 2.1.1 仪器 AFS-8220原子荧光光度计（北京吉天

21、仪器有限公司），配有计算机处理系统；砷空心阴极灯（北京有色金属研究总院）；THZ-82水浴恒温振荡器（金坛市汉康电子有限公司）；TG20台式高速离心机（长沙迈佳森仪器设备有限公司）；AUY220电子天平；优普UPS系列纯水系统（成都） 2.1.2试剂 超纯水（电阻率为182Mcm）；1000ug/ml As单元素标准溶液GBW08611(中国计量科学研究院)；胃蛋白酶；硫脲（分析纯）；抗坏血酸（分析纯）；硼氢化钠（优级纯）；氢氧化钠（分析纯）；盐酸（优级纯）；钢瓶氩气9999。实验所用器皿用前需用5%硝酸浸泡24h后，用超纯水洗净备用。 1.5%（V/V）载液：取15mL浓盐酸到1L容量瓶中，

22、稀释到刻度，摇匀 预还原剂:称取硫脲5.0 g,抗坏血酸5.0 g,用去离子水溶解,定容至100 mL(现配现用) 硼氢化钠溶液:称取硼氢化钠3.0 g加入溶解了0.8 g氢氧化钠的水溶液中,定容至200 mL,配成15 gL-1硼氢化钠溶液（现配现用） 稀盐酸：取23.4mL浓盐酸于100mL容量瓶中，稀释，定容到刻度，摇匀 人工胃液10：取16.4mL稀盐酸于1L烧杯中，加入800mL超纯水与10g胃蛋白酶，使之溶解，转入1L容量瓶中，洗涤烧杯2-3次，并将洗涤液也转入容量瓶中，稀释到刻度，摇匀 姓名：陈维 题目：氢化物发生原子荧光光谱法测定中成药中砷以及仪器条件的优化 不加胃蛋白酶的人工

23、胃液：取16.4mL稀盐酸于1L容量瓶中，稀释到1L， 摇匀 2.1.3 药品 牛黄解毒片1（贵州百灵）；牛黄解毒片2（云南）；牛黄解毒片3（四川）；六神丸（苏州） 2.2 仪器工作条件 参考文献11-14，在我们实验环境下对仪器的负高压，灯电流，原子化器高度，载气流量，屏蔽器流量等进行测定，优化后的仪器条件见表2 表2 仪器条件 As 负高压/V 270 灯电流/mA 60 原子化器高度/mm 8 载气流量/(mL/min) 300 屏蔽器流量/(mL/min) 800 度数时间/s 12 延迟时间/s 0.5 读数方式 peak Area 测定方法 std.curve 注入量/mL 0.5

24、 2.3标准曲线及检出限 依次移取质量浓度为100ug/L的砷标准溶液0、1、2、3、4、5、6mL到一系列50mL容量瓶中，加入0.75mL浓盐酸，再加入10mL现配的硫脲（50g/L）与抗坏血酸（50g/L）混合液，用超纯水定容到刻度，摇匀，静置15min左右，在找出的最优仪器条件下测定11次试剂空白和砷标准液的荧光值。 2.4 可溶性砷测定的样品处理 先称每颗牛黄解毒片重量，然后取10片,研细, 按2-3片/次精密称取药量(根据处方每次口服23片/次,小片3片,大片2片),置于1000mL带塞的玻璃瓶中,分别加入水、不加胃蛋白酶的人工胃液、人工胃液各670 mL ，放入水浴恒温振荡器中，

25、在37条件下来回振荡5h,振荡频率不宜过快。取出,用离心机分离（条件:800r/min， 毕节学院本科毕业论文（设计） 20min）, 取出,装入容量瓶中。从中取出2.5mL，加入0.375mL浓盐酸，再加入5mL预还原剂，稀释到25mL，作为待测液，同样设置试剂空白。15-17 2.5样品测定 从中取出2.5mL，加入0.375mL浓盐酸，再加入5mL预还原剂，稀释到25mL，摇匀静置15min左右后上机测定，同样设置试剂空白。 第三章 结果与分析 3.1仪器条件的优化 3.1.1灯电流的选择 空心阴极灯电流与荧光信号强度有一定关系。在一定范围内灯电流增大，测得的荧光信号越强，灵敏度增高，但

26、灯电流过大会降低灯的使用寿命。本实验测定了20 mA 150 mA砷的灯电流，由图1可以看出，在一定的范围内荧光强度随灯电流的增加而增大，在60mA 80 mA之间相对平稳，综合考虑到空白值对实验的影响，灯电流选择70m。 图1 荧光强度-灯电流 3.1.2光电倍增管负高压的选择 光电倍增管( PMT) 负高压的高低与测定的荧光强度有密切的关系，在一定范围内，荧光强度随负高压增加而增大，但负高压太高会缩短光电倍增管的使用寿命且增加噪声，影响方法的稳定性。本实验测了在220V-320V范围内的负高压，如图2所示，负高压在250-270V之间荧光强度比较稳定，故选择260V。 姓名：陈维 题目：氢

27、化物发生原子荧光光谱法测定中成药中砷以及仪器条件的优化 图2 As-负高压对荧光强度的影响 3.1.3原子化器高度的选择 原子化器高度影响灵敏度和测量精度，原子化器高度过低，将导致气相干扰，使空白应光强度增高，检出限变差；原子化器高度过高，灵敏度降低，平行性不好。实验做了2mm-15mm的高度范围，如图3从7mm开始趋于稳定，综合考虑了灵敏度、信噪比，实验选用原子化器高度为8mm。 3.1.4载气流量选择 载气流量的大小在反应条件一定的情况下对氩氢火焰的稳定性，测定荧光强度的大小有很大的影响，载气流量小，氩氢火焰不稳定，测定的重现性差；载气流量大，原子蒸气被稀释，测定的荧光信号降低，同时也造成

28、氩气浪费。由图4可知，随载气流量增大，荧光值降低，考虑到对氩氢火焰的稳定性，实验选择300ml/min。 毕节学院本科毕业论文（设计） 3.1.5屏蔽气流量的选择 屏蔽气是氩氢火焰的外围保护气，起到保持火焰型状稳定，防止原子蒸气被周围的空气中的氧气氧化。屏蔽气流量小，氩氢火焰火苗肥大，而且跳动、不稳定。屏蔽气流量大，火焰细长，信号不稳定且灵敏度降低.本实验做了500ml/min-1200ml/min范围的屏蔽气流量实验，基本稳定，考虑到火焰的稳定性与灵敏度，选择中间一点的屏蔽气流量为800ml/min。如图5 图5 As-屏蔽器流量对荧光强度的影响 3.1.6载流液和介质纯度及浓度的选择 本实

29、验分别用5%优级纯和分析纯的盐酸做载液对空白溶液随灯电流变化做曲线，由图6看分析纯的酸空白的荧光强度随灯电流的变化很大，当灯电流变到70左右时，此酸空白的荧光强度就达到了4000左右，空白荧光值过高，不适合做载液和介质。而优级纯的酸空白随灯电流的变化不大如，灯电流从20mA-150mA，荧光强度才从100-3000左右，故应选用优级纯的酸来做实验的载液与介质。 在12个25 ml容量瓶中均加入1ml 1ug/ml砷标准液，分别取0.125ml.0.25 共 16页 姓名：陈维 题目：氢化物发生原子荧光光谱法测定中成药中砷以及仪器条件的优化 ml.0.375 ml.0.5 ml.0.75 ml.

30、1 ml.1.25 ml.1.5 ml.1.75ml .2 ml.2.25 ml.2.5 ml作为介质，加入预还原剂，同时以上述不同浓度酸作为载液，测定荧光强度随不同浓度酸变化。实验表明酸浓度从0.5%v/v-1.5%v/v时，荧光值变化很大，从1.5%v/v-10%v/v，荧光值变化不大，考虑到酸对仪器管道有腐蚀作用，故选择1.5%v/v盐酸作为载液和介质。如图7 图7 不同浓度酸对荧光强度的影响 3.1.7还原剂浓度的选择 3.1.7.1 氢氧化钠浓度的选择 氢氧化钠的作用是作硼氢化钠的稳定剂，浓度过低，起不到稳定的效果，浓度过大，又会使酸浓度降低，本实验做了0.2%-0.8%（w/v）范

31、围的浓度，影响不大，考虑到实验的酸浓度低于本实验所用酸浓度，故考虑用0.4%（w/v）的氢氧化钠浓度。 毕节学院本科毕业论文（设计） 图8 氢氧化钠浓度对荧光强度的影响 3.1.7.2硼氢化钠浓度的选择 硼氢化钠的作用生成砷化氢气体和影响氩氢火焰的质量，硼氢化钠浓度过低，起不到还原的作用，氩氢火焰荧光信号会受影响，过高会产生大量的氢气，稀释了氢化物的浓度，使灵敏度下降。实验测定了0.5%-3.5%（w/v）范围的硼氢化钠对荧光强度的影响，在1.5%（w/v）时荧光强度最好，故选择硼氢化钠浓度为1.5%（w/v）可以得到较好的结果。 3.2标准曲线和线性范围 在上述仪器条件下，砷在0g / L

32、12.0 g / L范围内，线性回归方程 y = 390.9x + 132.1，相关系数 r = 0.9994，用仪器连续测量空白溶液11 次，算出空白值的标准偏差，然后，根据公式qm=3sbl/S(其中qm表示最低检测量，sbl是空白信号的绝对标准差，S表示灵敏度)，得出砷的检出限为：0.011ug/L。 共 16页 姓名：陈维 题目：氢化物发生原子荧光光谱法测定中成药中砷以及仪器条件的优化 图10 As-标准曲线 3.3样品测定结果 按2.4-2.5方法对几个药品在水、不加胃蛋白酶的人工胃液、人工胃液中可溶性砷含量,发现含雄黄的中成药中可溶性砷含量都较高，而且不同厂家生产的同一中成药中可溶

33、性砷含量有很多差异，测定结果(n=3)见表3 表3 样品名称 水/ug/g 不加胃蛋白酶的人工胃液/ug/g 人工胃液/ug/g 牛黄解毒片1 20.91 19.12 21.43 牛黄解毒片2 77.19 76.48 85.39 牛黄解毒片3 73.14 74.15 69.00 六神丸 115.29 121.67 131.13 结 论 本实验用氢化物发生-原子荧光光谱法，模拟人体胃环境测定了四个中成药中可溶性砷的含量，结果表明砷含量都较高。牛黄解毒片是日常生活中常备药，很多人都服用的，但是中毒的却是个别例子，这说明人体的砷中毒是与人食入的总可溶性砷有关，而非中成药一个原因所致。测得几种中成药中砷含量都超出人体所需量，但是中毒却不是所有服用了药的人，说明可溶性砷也不是全被人体吸收，可能经其他途径排除了人体，这就需要联系生命科学更进一步的研究。 毕节学院本科毕业论文（设计） 参考文献 1国家药典委员会.中华人民共和国药典(一部)M.北京:化学工业出版社, 2005: 236. 2吴丽君,应小飞,金华英.67例牛黄解