分光光度计测矿物中汞元素

矿物中所含的汞元素会随着矿物的煅烧、提炼而变成气态挥发到空气中,对于汞矿开采 , 汞合金冶炼 , 金和银提取 , 汞整流器 , 以及真空泵、照明灯、仪表、温度计、补牙汞合金、雷汞、颜料、制药、核反应堆冷却剂和防原子辐射材料等的生产工人来说 ,矿物中所含的汞的危害是巨大的。同时矿物中气化挥发出来的汞元素会随着大气漂浮 , 以尘埃形式沉降于土壤、水体中 , 进一步污染环境 , 危害人类健康。因此 , 测定矿物元素中的汞含量是十分必要的。

1  汞元素在矿物环境中危害

汞是煤中的有害元素之一,在燃煤过程中很难控制,燃煤排放的汞被认为是大气汞污染的主要来源[1]是电池、采矿等行业常用的重金属之一 ,汞及其化合物可通过呼吸道、皮肤或消化道等不同途径侵入人体。汞的毒性是积累的,需要很长时间才能表现出来。食物链对于汞有极强的富集能力 ,淡水鱼和浮游植物对汞的富集倍数为1000,淡水无脊椎动物为100000,海洋动物为200000。汞中毒(mercurypoisoning)以慢性为多见,主要发生在生产活动中,长期吸入汞蒸气和汞化合物粉尘所致。以精神-神经异常、齿龈炎、震颤为主要症状。大剂量汞蒸气吸入或汞化合物摄入即发生急性汞中毒。对汞过敏者 ,即使局部涂沫汞油基质制剂 ,亦可发生中毒。急性汞中毒主要表现为全身症状为头痛、头晕、乏力、低度发热、睡眠障碍、情绪激动、易兴奋、胸痛、胸闷、气促、剧烈咳嗽、咳
痰、呼吸困难、口腔炎、龈缘可见“汞线”、口腔粘膜肿胀、糜烂、溃疡、牙齿松动、脱落、恶心、呕吐、食欲不振、腹痛、腹泻或大便带血、肾脏损伤、皮炎、尿汞明显增高。慢性汞中毒可有头昏、头痛、失眠、多梦、记忆力明显减退、全身乏力、局促不安、忧郁、害羞、胆怯、易激动、厌烦、急躁、恐惧、丧失自信心、注意力不集中、思维紊乱、幻觉、幻视、幻听,哭笑无常、心悸、多汗、血压不稳、脸红、皮肤划纹征阳性、性欲减退、阳痿、月经失调、口腔内金属味、齿龈深蓝色的汞线、流涎、口渴、齿龈充血肿胀或溢脓溃疡和疼痛、牙齿松动易脱落、恶心、食欲不振、嗳气、腹泻或便秘、震颤、肾脏损害 ,少数病人眼晶状体出现“ 汞性 ”晶 体炎 ,亦可有末梢神经炎表现。

2  已有汞元素分光光度分析方式

土壤中总汞测定通常使用冷原子吸收分光光度法 ,但此方法试液制作耗时长 ,强氧化性酸用量大,仪器操作复杂,灵敏度、稳定性不高[2]。同时冷原子分光光度计的价格较高 ,操作复杂 ,也不适合工业化的矿物材料的汞元素的测定。而普通分光光度计的价格低廉 ,操作较为简易 ,且在汞元素的测定中有着多为成熟的应用,因此我们希望能够改进测定方案,将普通分光光度计的测定汞元素的方法应用到矿物元素中来。
现如今的主要分光光度法测定汞元素的主要使用的为双硫踪比色法,虽有比较高的准确度,但要使用氯仿或四氯化碳等有毒溶剂,双硫赊本身稳定性差而且萃取比色手续繁[3]。因此我们进一步改进了分光光度法测定汞的方案,使得测定程序大大改善。

3  矿物中汞元素分光光度分析方式

锌试剂是测定Zn2+、Cu2+ 等金属离子的灵敏显色剂 , 近期已运用于研究测定生物蛋白质并产生了良好的效果[4]。我们应用锌试剂显示测定汞的含量 [5]。

3 . 1  仪器材料

(1)721型光栅分光光度计
( 2 ) 锌 试 剂 ( Z CN , 分 子 式 C 20 H 15 N 4 O 6SNa,分子量 462.41的标准溶液。
(3)HgCl2标准溶液。
(4 ) 混合掩蔽剂 :0 . 5 ~ 1mol/L的 NaF、5%磺基水杨酸钠、2%乙二胺各取50mL充分混合 , 备用。

3 . 2  实验步骤

(1)称取风干、研磨后的岩石土样0.2g,加入5ml浓硝酸消解30min,过滤后取上清液。
(2)用混合掩蔽剂掩蔽掉其他重金属离子。
( 3) 在 5 mL 上清液中加入 0 . 5 mL的 2 ×1 0 - 4 m o l / L 的锌试剂 , 定溶到 1 0 m L 。
(4)用汞标准液配置标准曲线,500nm处测定分光光度值。

3 . 3  结果讨论

(1)pH值对吸收光谱的影响。

在图 1 中 ,1 是 ZCN 的分光光度吸收图谱 ,2是 ZCN-Hg2+ 的分光光度吸收图谱。我们可以看到,ZCN的**大吸收峰实在490nm处 ,而 ZCN-Hg2+ 的**大吸收峰实在 550nm处。且溶液颜色由红紫色变为蓝色 , 说明Hg2+ 与 ZCN生成了螯合物。之后 , 我们固定 ZCN 的量 , 变化 pH 值 ,范围为 :1.70、4.00、5.86、6.40、6.50、6.60、6 . 7 0 、6 . 8 0 、6 . 9 0 , 7 . 0 0 ; 其分光光度值为 :0. 019、0. 200、0 .488 、0 .511 、0 .520 、0 .537 、0.539、0.528、0.517、0.482,可见其**适 pH值为 6 . 7 。

(2)温度对吸收光谱的影响。

从图 2我们可以看出 ,随着温度的增加吸收光谱的值是先变大再变小的 , 在 30 ℃时达到**大值 ,因此我们推断 30 ℃ 是其**适反应温度。
(3)反应时间对吸收光谱的影响。
从图 3 我们可以看出 , 随着时间的增加 , 反应体系的吸收光谱是逐渐增大的 , 并在 40min后达到了平衡,所以我们认为**佳反应时间为 40min。

4 结论

因此,用锌试剂与 Hg2+ 螯合物通过分光光度计来测定土壤中的 Hg2+ 是切实可行的 , 其**佳反应时间为 40min;**佳 pH值为6.7;**佳反应温度为 30℃ 。
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