食品重金属及有害元素检测

主题:【第十五届原创】ICPMS测定饮用水中碘、铍、钼、锑、铊

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huangza
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测定饮用水中碘、铍、钼、锑、铊

GB/T 5750.6-2006《生活饮用水标准检验方法金属指标》,其中1.5电感耦合等离子体质谱法,采用电感耦合等离子体质谱仪测定生活饮用水中23种金属指标。参考GB 5009.267-2020《食品安全国家标准食品中碘的测定》第一法电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS),采用电感耦合等离子体质谱仪测定生活饮用水中的碘。本文参考以上标准,对饮用水中碘、铍、钼、锑、铊的测定方法进行考察,同时对测定过程的注意事项进行了总结。


材料与方法

1.1 仪器与试剂

1.1.1仪器电感耦合等离子体质谱仪

1.1.2试剂

硝酸(HNO)25%四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]水溶液:英文缩写名称TMAH一级水,电阻率≥18.2MΩ·cm碘、铍、钼、锑、铊单元素标准物质;锂、钪、锗、钇、铟、铋多元素混合溶液及铼单元素标准溶液。注:除非另有说明,本方法所用试剂均为优级纯,水为GB/T 6682规定的一级水。

1.2标准溶液的制备

1.2.1 铍、钼、锑、铊标准溶液的制备

分别精密量取铍、钼、锑、铊单元素标准溶液适量,用5%硝酸溶液稀释制成每1mL分别含铍、钼、锑、铊均为100μg的溶液,即得各元素标准贮备液1;再分别精密量取铍、钼、锑、铊标准贮备液1适量,用1%硝酸溶液稀释制成每1mL分别含铍、钼、锑、铊均为1μg的溶液,即得各元素标准贮备液2。精密量取铍、钼、锑、铊标准贮备液2适量,用1%硝酸溶液稀释制成每1mL含铍、钼、锑、铊 0ng0.5ng1ng10ng50ng100ng的混合标准溶液。

1.2.2碘标准溶液的制备

精密量取碘单元素标准溶液适量,用0.5%TMAH稀释成每1mL含碘100μg的溶液,即得碘标准贮备液1;再精密量取碘标准贮备液1适量,用用0.5%TMAH稀释成每1mL含碘1μg的溶液,即得碘贮备标准液2。精密量取碘标准贮备液2适量,用0.5%TMAH稀释成每1mL含碘0ng1ng5ng10ng15ng20ng的标准溶液。

1.3内标溶液的制备

精密量取锂、钪、锗、钇、铟、铋多元素混合溶液及铼单元素标准溶液适量,用水稀释制成每1mL各含100ng的锂、钪、锗、钇、铟、铋、铼混合溶液。

1.4供试品溶液的制备

测定生活饮用水中的铍、钼、锑、铊时,在生活饮用水中加硝酸,使得硝酸浓度为1%,摇匀。测定生活饮用水中的碘时,在生活饮用水中加入一定量的TMAH,使得最终水中含有0.5%TMAH

1.5仪器条件

仪器RF功率1550W,采样深度5mm,冷却气流速14.0L/min,雾化气流速1.11L/min,辅助气流速0.80L/minCCT碰撞气流速4.17mL/min

2. 方法验证

2.1 标准曲线线性与检测限、定量限

以铍、钼、锑、铊0ng/mL0.5ng/mL1.0ng/mL10ng/mL50ng/mL100ng/mL的混合标准系列工作溶液,测定时选取的同位素为9Be98Mo121Sb205Tl。碘的标准系列工作溶液的浓度分别是:0ng/mL1.0ng/mL5.0ng/mL10ng/mL15ng/mL20ng/mL,测定时选取的同位素是127I,碘单独测定。依次将仪器的样品管插入各个浓度的标准品溶液中进行测定,以测量值(3次读数的平均值)为纵坐标,浓度为横坐标,绘制标准曲线。

实验表明,9Be98Mo121Sb205Tl127I均能被检测,专属性较好。且各元素的强度响应值与其浓度之间均具有良好的线性关系。

通过连续进行空白溶液的重复测试,检出限LOD按照三倍空白值的标准偏差除以标准曲线的斜率来计算,而定量限LOQ按照十倍空白值的标准偏差除以标准曲线的斜率来计算。(如下表测定11次的强度值)

1 检出限、定量限结果

次数1234567891011LODLOQ
9Be2.0 2.0 00000002.0 4.0 0.0430.14
98Mo920.0 968.0 950.0 950.0 1036.0 1074.0 1112.1 944.0 1080.1 944.0 974.0 0.00830.028
121Sb270.0 230.0 216.0 214.0 268.0 270.0 214.0 234.0 224.0 224.0 234.0 0.00350.012
205Tl5149.1 5831.4 7106.1 7746.5 8104.7 8280.8 8222.8 8230.8 8122.7 7832.5 7830.5 0.0180.061
127I804.0 768.0 710.0 730.0 792.0 756.0 756.0 694.0 742.0 676.0 746.0 0.0280.093


从上表看出,铍、钼、锑、铊、碘的检出限分别为0.043ppb0.0083p0.0035ppb0.018 ppb 0.028ppb,而定量限分别为0.14ppb0.028ppb0.012ppb0.061ppb0.093ppb

2.2 精密度

2.2.1重复性

以某地水样为研究对象,取7个平行样进行重复性实验。 单位μg/L

2 某地水样检测结果

编号1234567平均值相对标准偏差
9Be0.5701 0.6400 0.6134 0.6032 0.6466 0.6168 0.6183 0.62 4.1%
98Mo1.0396 1.0583 1.0326 1.0441 1.0380 1.0197 1.0350 1.04 1.1 %
121Sb0.6472 0.6530 0.6390 0.6674 0.6348 0.6377 0.6399 0.65 1.8 %
205Tl0.6358 0.6539 0.6439 0.6321 0.6399 0.6393 0.6315 0.64 1.2 %
127I0.4794 0.4883 0.4932 0.4925 0.4924 0.4938 0.4679 0.492.0%


在相同条件下,测试同一批某地水样的7份平行样,检测结果的重复性均较好,相对标准偏差RSD符合规定要求。

2.2.2 仪器重复性

仪器重复性是通过对校准曲线中标准溶液进行7次测定,然后计算平均值与标准偏差。对中间浓度点(铍、钼、锑、铊1ng/mL和碘的10ng/mL)进行7次测定。

3 中间浓度点检测结果

次数1234567平均值相对标准偏差
9Be0.9610 1.0090 1.0225 0.9622 1.1438 0.9285 0.9193 0.9923 7.7 %
98Mo1.0322 1.0087 1.0085 1.0050 1.0105 0.9777 0.9942 1.0053 1.7 %
121Sb0.9653 0.9629 0.9690 0.9624 0.9801 0.9759 0.9663 0.9688 0.69%
205Tl0.9929 0.9927 0.9840 0.9924 0.9933 0.9701 0.9979 0.9890 0.94%
127I9.7951 9.9682 9.8488 9.7252 9.7625 9.8532 10.0446 9.8568 1.2%


从上表3中看出,对校准曲线中标准溶液中间浓度点(铍、钼、锑、铊1ng/mL和碘的10ng/mL)进行7次测定,检测结果的重复性均较好,相对标准偏差RSD符合规定要求。

2.2.3 中间精密度

在同一个实验室,不同时间由不同分析人员用不同设备测定结果之间的精密度称为中间精密度。选择不同分析人员在不同时间进行测试。以某地水样为研究对象,分别取7个平行样进行实验。单位为μg/L

4某地水样中间精密度结果

编号人员1234567平均值相对标准偏差
 

9Be
A0.5701 0.6400 0.6134 0.6032 0.6466 0.6168 0.6183  

0.62
 

3.9%
B0.5921 0.6480 0.5843 0.6082 0.6400 0.6372 0.6320
 

98Mo
A1.0396 1.0583 1.0326 1.0441 1.0380 1.0197 1.0350  

1.0
 

1.9%
B1.0505 1.0315 1.0178 1.0008 0.9983 1.0045 1.0050
 

121Sb
A0.6472 0.6530 0.6390 0.6674 0.6348 0.6377 0.6399  

0.65
 

2.0%
B0.6772 0.6672 0.6571 0.6519 0.6617 0.6465 0.6419
 

205Tl
A0.6358 0.6539 0.6439 0.6321 0.6399 0.6393 0.6315  

.63
 

1.6%
B0.6414 0.6257 0.6317 0.6278 0.6177 0.6230 0.6168
 

127I
A0.4794 0.4883 0.4932 0.4925 0.4924 0.4938 0.4679  

0.49
 

2.1%
B0.5018 0.4866 0.4697 0.4862 0.4916 0.4885 0.5032


从上表中看出,不同分析人员在不同时间的测试结果显示,相对标准偏差RSD均符合规定要求。

2.3加标回收实验

以某地水样为研究对象,分三个梯度三个平行加标一定量的各元素标准溶液,同法进行前处理。

5 回收率实验结果

9Be测试浓度,μg/L标准溶液浓度,mg/L加标量, μL检测结果,μg/L回收率,%
 

初始添加
0.5939  

1.00
 

60
0.5939 -
0.5815 0.5815 -
0.5735 0.5735 -
 

加标梯度1
1.4727  

1.00
 

90
1.4727 97.6
1.4408 1.4408 95.5
1.3958 1.3958 91.4
 

加标梯度2
2.3842  

1.00
 

180
2.3842 99.5
2.4364 2.4364 103.0
2.2850 2.2850 95.1
 

加标梯度3
4.1948  

1.00
 

360
4.1948 100.0
4.2043 4.2043 100.6
4.4210 4.4210 106.9
98Mo测试浓度,μg/L标准溶液浓度,mg/L加标量, μL检测结果,μg/L回收率,%
 

初始添加
0.8005 1.00600.8005 -
0.7877 1.00600.7877 -
0.7550 1.00600.7550 -
 

加标梯度1
1.5905 1.00901.5905 87.8
1.5747 1.00901.5747 87.4
1.5475 1.00901.5475 88.0
 

加标梯度2
2.5626 1.001802.5626 97.9
2.5658 1.001802.5658 98.8
2.5873 1.001802.5873 101.8
 

加标梯度3
4.3945 1.003604.3945 99.8
4.4640 1.003604.4640 102.1
4.4058 1.003604.4058 101.4
121Sb测试浓度,μg/L标准溶液浓度,mg/L加标量, μL检测结果,μg/L回收率,%
 

初始添加
0.6261 1.00600.6261 -
0.6222 1.00600.6222 -
0.6318 1.00600.6318 -
 

加标梯度1
1.4989 1.00901.4989 97.0
1.4914 1.00901.4914 96.6
1.4346 1.00901.4346 89.2
 

加标梯度2
2.3592 1.001802.3592 96.3
2.3822 1.001802.3822 97.8
2.3878 1.001802.3878 97.6
 

加标梯度3
4.2232 1.003604.2232 99.9
4.2708 1.003604.2708 101.4
4.2345 1.003604.2345 100.1
205Tl测试浓度,μg/L标准溶液浓度,mg/L加标量, μL检测结果,μg/L回收率,%
 

初始添加
0.55701.00600.5570-
0.5696 1.00600.5696 -
0.5703 1.00600.5703 -
 

加标梯度1
1.4365 1.00901.4365 97.7
1.3886 1.00901.3886 91.0
1.3718 1.00901.3718 89.0
 

加标梯度2
2.3280 1.001802.3280 98.4
2.3342 1.001802.3342 98.0
2.2978 1.001802.2978 96.0
 

加标梯度3
4.1630 1.003604.1630 100.2
4.2005 1.003604.2005 100.9
4.1043 1.003604.1043 98.2
127I测试浓度,μg/L标准溶液浓度,mg/L加标量, μL检测结果,μg/L回收率,%
 

初始添加
0.5090 1.00-0.5090 -
0.4896 1.00-0.4896 -
0.4995 1.00-0.4995 -
 

加标梯度1
1.5637 1.001001.5637 105.47
1.5729 1.001001.5729 108.33
1.5344 1.001001.5344 103.49
 

加标梯度2
3.4513 1.003003.4513 98.07
3.5268 1.003003.5268 101.24
3.5656 1.003003.5656 102.20
 

加标梯度3
5.4161 1.005005.4161 98.14
5.4142 1.005005.4142 98.49
5.4004 1.005005.4004 98.02


从上表看出,以三个梯度三个水平进行加标回收实验,铍、钼、锑、铊、碘各元素的回收率在87.4 %-108.33%之间。

3. 结论

参考GB/T5750.6-2006《生活饮用水标准检验方法金属指标》,以及GB 5009.267-2020《食品安全国家标准食品中碘的测定》,采用电感耦合等离子体质谱仪测定饮用水中的铍、钼、锑、铊,各元素标准曲线的线性关系良好,相关系数R2大于0.9990。通过一系列方法学考察,相对标准偏差RSD与回收率均符合要求,方法的精密度与准确度均较好,证明该检测方法适合饮用水中的铍、钼、锑、铊、碘的检测,方法准确可靠。

同时在测定过程中需注意,由于测定碘用的碱性体系,因此,ICP-MS仪器由酸性进样体系转变为碱性体系,则需更换所有进样泵管,或者用0.5%TMAH溶液清洗进样系统1h2h,直至127I的信号稳定。


标准GB5009.267-2020测定碘时,选用的内标是碲(Te)、铟(In)、铑(Rh)、铼(Re)等任意一种单元素或多元素内标标准贮备液。本文内标选用的是锂、钪、锗、钇、铟、铋、铼的混合溶液,测试饮用水中铍、钼、锑、铊、碘方法也可行。

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ICP-MS法进行多元素测定确实很有优势
文章也写的非常不错,各个要素非常齐全,很有借鉴意义
huangza
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说明:由于饮用水中各元素量含量均较低,故样品重复性以在饮用水中添加标准溶液进行。
zyl3367898
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Ins_92fd5f71
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对于人们每天喝的水来说,很有必要测一测重金属,超标了还在饮用的话危害就很大啦
Whening
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格外认真
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其实可以测一下有毒元素,这样大家可能会更感兴趣
次元之暗面
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原文由 Whening(Insp_42556327) 发表:
ICP-MS测碘灵敏度怎样,有离子色谱好吗?
和离子色谱差不多的
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2023/3/9 8:48:50 Last edit by v3195919
马踏飞燕
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志安:好久没来了,刚看到您的大作,非常棒。水碘的ICPMS检测和试剂盒分光光度法检测比对不知道啥情况,基层机构有ICPMS的还是少,一般地州市检测机构都配备了。
lijing320323
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