1、总第2 13期2023年第8 期科研与开发螯合树脂恒温振荡法提取水中六种重金属的方法研究刘美君，麦祺兴（广东智环创新环境科技有限公司，广东广州510 0 0 0)摘要：采用D402亚胺基二乙酸型螯合树脂为载体，通过恒温振荡法提取水中镉、钻、铜、铅、锌、镍金属离子，实现水中多种重金属离子的快速分离。研究了树脂用量、振荡时间、振荡温度等条件对螯合树脂提取水中多种重金属离子的影响。结果表明,树脂用量3g,振荡时间40 min,振荡温度55可以有效提取水中多种金属离子,该方法的回收率为91.0%99.5%,精密度为0.4%3.5%。研究证实了该方法对多种金属离子有很好的提取效果，同时该方法成本低，操作
2、简单，绿色环保，适用于水环境监测实验中六种金属离子的快速准确测定。关键词：亚胺基二乙酸；螯合树脂；恒温振荡；重金属中图分类号X703重金属检测是水环境质量监测的重要指标，如何在水中干扰物质众多的情况下提取目标元素一直是研究的重点。目前,从溶液中提取重金属离子的前处理技术,包括螯合溶剂萃取法-2 、化学共沉淀法3、基于新型材料的固相萃取法4-5 等。螯合溶剂萃取法，常以吡咯烷二硫代氨基甲酸铵和二乙氨基二硫代甲酸钠作为螯合剂,在适宜的pH环境下螯合溶液中的金属离子，然后以甲基异丁酮和正已烷萃取分离金属螯合物。该方法存在有机溶剂污染，且需要人工重复操作，耗时费力，因此不适用于大批量样品处理。化学共沉
3、淀法，是通过加人沉淀剂使溶液中重金属离子转化为不溶性的重金属化合物，从溶液中过滤分离，该方法操作简单方便，但需要选择性能稳定、引人污染少的沉淀剂。基于新型材料的固相萃取法,是以新型材料如亚胺基二乙酸型螯合树脂、胺基磷酸型螯合树脂等填充至离子交换柱中，通过溶液流动注人的方式，吸附溶液中的重金属离子，然后用洗脱液将螯合的金属离子洗脱分离，该方法稳定可靠，并且已有商用的自动化前处理设备，但设备价格高昂，而传统的离子交换柱分离方法存在操作效率低的缺点。亚胺基二乙酸型螯合树脂再生性能好,能循环使用,化学结构上有O一N双原子为配位原子,其功能基为一N(CH,COOH)2,对二价金属离子具有较高的选择性和吸
4、附能力6 。在pH值为5 6 时,亚胺基二乙酸型螯合树脂功能基中原子能与重金属离子络合形成配位化合物，经酸洗脱可实现水中金属离子快速分离。恒温水浴振荡器具有温控精确，工作稳定，能定时操作，批量处理样品的特点，在实验应用中能避免人为误差，有利于样品前处理操作。蔡艳荣等7 以DK110树脂为载体,通过振荡富集的方法测定污染蔬菜中的重金属铅和镉，并取得满意的实验结果，证实了使用适当的树脂通过振荡的方式能够提取溶液中收稿日期：2 0 2 2-12-2 1作者简介：刘美君，女，1997 年出生，毕业于广东海洋大学，本科，助理工程师，主要研究方向为生态环境监测。山西化工Shanxi Chemical In
5、dustry文献标识码：A的金属离子。但是采用D402亚胺基二乙酸型树脂为载体，并使用振荡提取水中金属离子的研究，比较少见。本文采用D402亚胺基二乙酸型树脂为载体，使用恒温水浴振荡器，通过恒温振荡的方式提取水中镉、钻、铜、铅、锌、镍等离子，电感耦合等离子体发射光谱仪测定各金属离子的含量，实验结果回收率高，精密度好。该前处理方法具有成本低、操作简单、绿色环保等优点，能够实现水中金属离子的快速分离，为其在水质重金属检测的应用提供重要的技术参考。1实验部分1.1仪器EXPEC6000电感耦合等离子体发射光谱仪，杭州谱育科技发展有限公司;PHS-3C型pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司；SHA-2
6、A恒温水浴振荡器，金坛市天竞实验仪器厂。1.2试剂D402亚胺基二乙酸型螯合树脂，苏青牌;硝酸，GR,广州化学试剂厂;乙酸,GR,广州化学试剂厂;氨水,GR,广州化学试剂厂;甲基橙,IND,广州化学试剂厂；镉、钻、铜、铅、锌、镍标准储备溶液，10 0 0 mg/L,坛墨质检;纯水,18.2 MQcm。乙酸-乙酸铵缓冲溶液I：将乙酸溶液(1+1)与氨水溶液(1+1)等体积混合，pH值为5 6。乙酸乙酸铵缓冲溶液：将乙酸乙酸铵缓冲溶液I用超纯水稀释50 倍，pH值为5 6。硝酸溶液,c(HNO,)=2.0mol/L:取12 7.4mL硝酸(1.42g/mL)溶于纯水中,稀释至10 0 0 mL。1
7、.3仪器条件等离子体功率1150 W，冷却气流量12.0 L/min，辅助气流量1.0 L/min，雾化气流量0.6 L/min，冲洗泵速10 0 r/min，分析泵速50 r/min，水平观测方式。Total 213No.8,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.08.003文章编号：10 0 4-7 0 50(2 0 2 3)0 8-0 0 0 7-0 3山西化工第43卷1.4实验方法1.4.1螯合树脂的再生D402亚胺基二乙酸螯合树脂用水浸泡，漂洗除去过细的颗粒。取50 g树脂于50 0 mL具塞三角瓶中，加入2 50 mL硝酸溶液（2.0 mol/L）,置于
8、恒温水浴振荡器中50、150 r/min振荡30 min。振荡结束后，用定量滤纸过滤，舍去滤液,用2 50 mL纯水分次淋洗树脂，最后用乙酸乙酸铵缓冲溶液分次淋洗树脂，直至滤出液pH值为5 6。1.4.2样品前处理吸附：取50.0 mL水样于具塞三角瓶中，加人2 滴甲基橙指示剂（1.0 g/L),用乙酸或氨水调节溶液呈黄色,加人1.0 mL乙酸乙酸铵缓冲溶液I，混勺匀。设置恒温水浴振荡器的温度、频率、时间，待温度稳定后，在试样中加人适量的树脂,加塞混匀,置于恒温水浴振荡器中振荡。振荡结束后,取出三角瓶,用定量滤纸过滤，舍去滤液,用50.0 mL乙酸乙酸铵缓冲溶液分次淋洗树脂。解吸附：转移淋洗后
9、树脂至具塞三角瓶中,加入50.0mL硝酸溶液（2.0 mol/L）于三角瓶中,加塞混匀，设置与吸附流程相同的振荡条件，置于恒温水浴振荡器中振荡。振荡结束后,用0.45m滤膜过滤,作为实验试样。1.4.3样品分析将处理后的实验试样按仪器最佳工作条件吸入电感耦合等离子体发射光谱仪，进行分析测定。1.4.4标准曲线取镉、钻、铜、铅、锌、镍标准储备溶液，用硝酸溶液（2.0 mol/L）配制质量浓度为0.0 0 0.0 5、0.10、0.50、1.00、1.50、2.0 0 m g/L 的标准溶液系列。按仪器最佳工作条件吸入电感耦合等离子体发射光谱仪，测定标准溶液信号值，以标准溶液的质量浓度为横坐标，样
10、品信号值为纵坐标建立标准曲线。2结果与讨论2.1树脂用量的影响D402亚胺基二乙酸型螯合树脂是提取实验中关键的载体，选择合适的树脂用量进行实验，可以确保金属离子的提取完全和避免树脂的损耗。为考察不同树脂用量对提取效果的影响，配制镉、钻、铜、铅、锌、镍质量浓度为0.50 mg/L的模拟样品进行比对实验。螯合树脂加人量分别为1、3、5g，设置恒温水浴振荡器条件为温度2 5，频率150 r/min，时间2 0 min，按“1.4.2”“1.4.3”步骤进行全程序分析测定6 次，计算平均回收率，同时回收吸附后的废液进行分析测定，计算吸附率。树脂用量对提取效果的影响如图1所示，不同树脂用量对金属离子的吸
11、附率如图2 所示。11090%/率4h回705030镉钻铜铅锌镍图1林树脂用量对提取效果的影响1051g口3g 口5g9590L钻铜铅锌镍图2 不同树脂用量的吸附率由图1和图2 可看出，不同的树脂用量对镉、钻、铜、铅、锌、镍离子有不同的吸附能力，在振荡时间20min的比对实验中,1g树脂用量对金属离子的吸附能力和提取效果相对较差。镉、钻、铜、铅、锌离子的回收率在90%以上，但是镍离子的回收率低于50%，推断镍离子经螯合树脂吸附后,在解吸附的步骤中受到其他实验条件的影响。为保证螯合树脂对金属离子的提取效果,选用3g树脂用量进行实验。2.2振荡时间的影响螯合树脂对金属离子的吸附和解吸附是一个化学反
12、应过程,需要充足的反应时间。为考察不同振荡时间对提取效果的影响，配制镉、钻、铜、铅、锌、镍质量浓度为0.50 mg/L的模拟样品进行比对实验。螯合树脂加人量为3g，设置恒温水浴振荡器条件为温度25，频率150 r/min，时间分别为2 0、40.6 0 min，按“1.4.2”“1.4.3步骤进行全程序分析测定6 次，计算平均回收率,树脂用量对提取效果的影响如图3所示。11090%/率705030镉钻铜铅锌镍图3振荡时间对提取效果的影响由图3可看出，镉、钻、铜、铅、锌离子在不同的振荡时间，回收率保持9 0%以上，提取效果没有明显的差异，镍离子的回收率随振荡时间的增加而上升,振荡时间6 0 mi
13、n的回收率比2 0 min的高30%。在2 5的实验环境下，镍离子需要更长的时间进行解吸附。考虑操作的可行性及实验效率，选用40 min的振荡时间进行实验。2.3振荡温度的影响化学反应受温度影响，选择合适的实验温度能提1 g3 g5 g20 min口40 min60 min2023年第8 期刘美君，等：螯合树脂恒温振荡法提取水中六种重金属的方法研究高实验效率。为考察不同振荡温度对提取效果的影响，配制镉、钻、铜、铅、锌、镍质量浓度为0.50 mg/L的模拟样品进行实验。螯合树脂加入量为3g，设置恒温水浴振荡器条件为频率150 r/min，时间40 min，温度分别为15、2 5、35、45、55
14、、6 5，按“1.4.2”、“1.4.3”步骤进行全程序分析测定6 次，计算平均回收率，振荡温度对提取效果的影响如图4所示。11090%/率回70503015镉钻*铜铅锌镍图4振荡温度对提取效果的影响由图4可以看出，镉、钴、铜、铅、锌离子在不同的振荡温度下，回收率保持90%以上，提取效果没有明显的差异，镍离子的回收率随振荡温度提高而增加，当温度达到45以上，回收率大于90%。镍离子的解吸附性能受到振荡时间和振荡温度的影响。解吸系统温度越高，完成解吸所需时间相对越短，解吸效果也会越好，与李冰洁8 的研究结果一致。为保证金属离子能解吸附完全，提高提取效果，选用55进行实验。2.4模拟样品测定从树脂
15、用量、振荡时间、振荡温度的比对实验中，可以发现最佳的实验条件为树脂用量3g，振荡时间40min，振荡温度55。为验证最佳实验条件下的方法精密度和准确度，配制镉、钻、铜、铅、锌、镍质量浓度分别为0.10、1.0 0、1.8 0 mg/L的模拟样品进行实验。螯合树脂加入量为3g，设置恒温水浴振荡器条件为温度55，频率150 r/min，时间40 min，按“1.4.2”、“1.4.3”步骤进行全程序分析测定6 次，计算平均回收率和相对标准偏差(RSD),分析结果见表1。由表1可以看出，在最佳的实验条件下，方法测Study on the Method of Extracting Six Heavy
16、Metals from Water by Constant Temperature(Guangdong Zhihuan Innovative Environmental Technology Co.,Ltd.,Guangzhou Guangdong 510000,Abstract:In the paper,D402 iminodiacetic acid chelating resin was used as the carrier to extract Cd,Co,Cu,Pb,Zn,Ni metal ions fromwater by constant temperature oscillation method,so as to realize the rapid separation of various heavy metal ions in water.The effects ofresin dosage,oscillating time and oscillating temperature on the extraction of heavy metal ions from