吸附材料制作及其在测定咸味食品中痕量铅、镉的应用

第一章 绪论

1.1 引言
古人云：“民以食为天，食以安为先”，食品安全自古就是人们关注的热点问题。食品安全主要包括两个方面的内容：1）是否有足够的食物供应；2）食物中的有毒、有害物质对人体健康影响的公共卫生问题。近年来，随着我国经济的不断发展，食品的种类越来越丰富，食品的数量也越来越多。尽管这满足了我们对食品的需求，然而这过程中食品安全所凸显出来的问题也越来越多。从三鹿奶粉中三聚氰胺超标到上海的染色馒头、从“红心”鸭蛋到万能牛肉膏，食品安全问题近年来被频频曝光，因此食品安全应引起全社会的广泛重视。在食品安全问题中，重金属对人体健康的危害是世界各国关心的核心内容之一[Ediger,1979; 邓勃,1982]。贵州是一个矿产资源大省，各种矿产资源的分布遍及多个县市。由于资金短缺、技术落后、管理不善等因素的限制，矿产资源的开采率和利用率均较低，因此，贵州的重金属污染较为严重。由于重金属是持久性的潜在有毒污染物，进入土壤后不能被降解反而会不断的在土壤内累积[Shah and Nongkynrih,2007; Reynders, et al，2008]，而生长在其上的植物又会从土壤中吸收重金属，然后再通过食物链进入动物体内并最终进入到人体内[尹伟等,2009; 谢正苗等,2006]。当人体中的重金属含量过多时，就会引起中毒，严重时还可能导致死亡。因此，对贵州地区食品中痕量重金属的准确检测分析尤为重要。目前，我国对食品检测执行的标准方法是 GB/T 5009 系列，该方法对大部分食品检测普遍适用。但在分析检测中发现，当食品中含有大量的食盐即 NaCl 时，金属氯化物对测定食品中 Pb、Cd 有很强的背景吸收，导致结果偏低。为消除干扰、获取准确数据，GB/T 5009 系列中采用了 MIBK 萃取法，但该方法步骤繁琐且使用的有机溶剂对人体有极大的毒害作用，因此，为准确测定黔产咸味食品中的重金属含量、保证黔产咸味食品的安全食用，研究一种快速、准确、可靠、灵敏的测定咸味食品中重金属含量的分析方法意义重大。
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1.2 吸附材料的研究进展
尽管现代的分析仪器（如 AAS、ICP-MS 等）已具有较高的灵敏度，但若是样品中待测元素的含量很低时，直接测定往往得不到准确的分析结果。这是因为： 1）待测元素的含量低于检出限； 2）样品本身不适合直接测定；3）样品存在着很复杂的基体干扰等。因此，需要在测定前对样品中的待测组分进行分离和富集，而选择合适的吸附材料和分离方法则是实现准确测定的前提和基础。在化学发展的前期，由于科学技术的限制，我们采用许多天然物质如：活性炭[李凤镜和谭君山,2010; 张小璇,2007]，沸石[潘嘉芬,2005; 李晔和朱燕,2006; 刘莺等,2003;谢晓凤和王京刚,2002]，氧化铝[程安国等,2012; 张滢等,2012]等作为吸附材料应用于复杂物质的分离。随着现代科学技术的发展，合成技术也越来越成熟，，这推动吸附材料进入一个新的阶段。20 世纪 40 年代，有机离子交换树脂、吸附树脂及螯合树脂的先后出现，使吸附材料在分离领域得到了更加广泛的应用。近年来，随着国家对绿色循环经济的重视，一些工农业生产中的副产物以及废弃物如煤灰等，也被许多科学家改性后作为吸附材料加以利用，从而降低了经济成本。总的来说，随着科学技术的不断进步，吸附材料的种类也越来越多。
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第二章 基体改进剂的选择及仪器最佳条件的探究

2.1 引言
铅和镉均是毒害性非常大的重金属，它们经多种途径进入到人体内，长期摄入会在体内积累，超过一定的量后就会引起中毒现象[T•lay,2009; 张爱超,2009]。因此，铅和镉的摄入已经成为危害人体健康不容忽视的社会问题，而对于食品中铅和镉的监控也是食品监管的一项重要内容。大量的研究表明，当食品中含有大量的食盐时，金属氯化物对原子吸收测定食品中的 Pb、Cd 有很强的背景吸收，即使使用高灵敏的GFAAS，测定结果仍欠准确。为解决此问题，Ediger[Ediger,1975]首次提出了化学改进剂的概念。自此，国内外科学家展开了基体改进剂技术的研究。本实验以含 0.01%NaCl 的铅、镉标准溶液为实验样品，分别以 NH4H2PO4、Mg(NO3)2及 NH4H2PO4和Mg(NO3)2的混合溶液为基体改进剂，探究哪种物质能显著的降低基体干扰又不造成损失，旨在有效的提高石墨炉原子吸收分光光度计测定铅、镉的稳定性，以达到消除干扰、提高准确测试的目的。
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2.2 实验仪器及试剂

2.2.1 实验仪器
AL-204 电子天平（Mettler-Toledo）；ZEEnit700P 原子吸收分光光度计（德国耶拿公司）；HS-循环水冷却机（北京赫斯远大科技有限公司）。

2.2.2 实验试剂
铅标准溶液（GSB04-1742-2004 国家标准物质）、镉标准溶液（GSB04-1721-2004国家标准物质）； NH4H2PO4（优级纯）、Mg(NO3)2（优级纯）；HNO3（优级纯）；NaCl（优级纯）；超纯水
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第三章 吸附材料的制备及表征.........21
3.1 实验仪器及材料、试剂......... 21
3.2 黄原脂棉的制备及表征.........21
3.3 结果与讨论.........22
3.4 巯基棉的制备及表征.........31
3.5 巯基活性炭的制备及表征 ......... 32
3.6 结论 .........33
第四章 吸附材料的吸附及解吸条件的优化.........34
4.1 实验仪器及试剂......... 34
4.2 实验方法 .........34
4.3 实验结果与讨论.........35
4.4 共存离子的影响.........58
4.5 检出限及精密度 .........58
4.6 结论 .........59
第五章 吸附材料对咸味食品中痕量铅、镉的检测的应用 .........61
5.1 引言 .........61
5.2 实验仪器及试剂 ......... 61
5.3 实验方法 ......... 61
5.4 测定结果 .........62
5.5 回收率及精密度试验 .........64

第五章 吸附材料对咸味食品中痕量铅、镉的检测的应用

5.1 引言
随着人们食品安全意识的不断提高，越来越多的人开始关注各种食品中是否含有害的添加剂及有毒的成分，人们对国家规定的各种有毒有害物质的限量标准也越来越熟悉。如何有效且准确的检测食品中的有毒成分（如重金属含量），使其测定结果能够更真实的反映其含量水平，这些都是科研工作者们急需解决的问题。本文将以黄原脂棉为吸附材料，在最佳吸附及解吸条件下对实际样品中铅、镉进行分离和富集，从而建立起测定咸味食品中铅、镉含量的有效方法。取适量的样品（固体样品称样量为 1g 左右，液体样品的取样量为 1ml）于微波消解罐内，向其中加 8mlHNO3、2mlH2O2，放置过夜，然后将其转入微波消解仪内，按以下程序（表 5-1）进行消解。待样品消解完全、消解液冷却后，将其转移至 50ml的容量瓶内，用去离子水定容，得样品溶液上机测定。

结论

本文以纤维素和活性炭为原料，采用不同方法制备了三种吸附材料。通过单因素和正交实验对不同的吸附材料进行了吸附和解吸的探究，从而探讨出不同吸附材料的最佳吸附和解吸条件并选出最佳吸附材料。在此之前，本实验还对仪器条件及基体改进剂进行了优化，结论如下：
（1）本实验采用德国耶拿公司的 ZEEnit700P 原子吸收分光光度计为测量仪器，通过实验探究得知：测铅时，仪器的最佳工作条件为：灰化温度为 950℃，原子化温度为 1600℃；测镉时，仪器的最佳工作条件为：灰化温度：600℃，原子化温度为 1500℃。本实验在测定铅、镉时的基体改进剂均为 2%NH4H2PO4。其中，测量铅时，基体改进剂的进样量为 8μl；测量镉时，基体改进剂的进样量为 6μl。
（2）本实验制备了三种不同的吸附材料，其反应均主要以酯化反应为主。由于酯化反应是可逆的且反应进行的较慢，因此一般加入催化剂--浓硫酸。
（3）在制作吸附材料的过程中，由于巯基棉和巯基活性炭的制作方法较成熟，因此本实验着重探究了黄原脂棉的制备方法。通过单因素和正交实验对氢氧化钠的含量、加入氢氧化钠的乙醇溶液后的静置时间、加入 CS2后的静置时间和烘干温度等因素进行探究，得到了制备黄原脂棉的最佳条件。吸附铅的黄原脂棉的最佳制备方法：将脱脂棉加入 1%的氢氧化钠的乙醇溶液后静置 40min，抽滤至近干后加入 CS2并静置 40min，然后洗至中性，再抽滤至近干并在 50℃下烘干；吸附镉的黄原脂棉的最佳制备方法为：将脱脂棉加入 1%的氢氧化钠的乙醇溶液后静置 50min，其后的制备方法与吸附铅的黄原脂棉的制备方法一致。
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参考文献（略）