10克优质大米中超微量镉的小型阴离子交换柱分离—ICPAES分析的设计
周锦帆
国家质检总局《检验检疫科学》
2013年4月2日
向各位代表问好！
一、最近新闻：镉超标的大米（1）据《新京报》2013年2月28日A02版报道：
据《南方日报》报道2009年深粮集团从湖南采购上万吨大米，经检验该批大米有害重金属镉质量不合格……
据央视2月24日新闻频道《面对面》，人民大学环境学院院长马中教授说，有1200万吨粮食重金属超标。
据报道：镉为人体重要致癌重金属，可能其致癌性超过铅。所以镉可能是最有害的重金属。
最近新闻：镉超标的大米（2）
从分析化学来讲，超微量的镉的分析有重要的现实意义和学术价值，核心问题是提高微量镉的分析的灵敏度和准确度。
对于我们分析工作者来讲，没有能力改进商品化的光谱仪的灵敏度，只能是把研究重点集中在样品前处理：其大量的样品（例如，其样10克），简便有效地将大量样品中超微量的重金属有效地分离出来，而这种分离方法是有效的且是可行的。
我们采用树脂层体积仅为1.0mL的小型阴离子交换柱可快速地分离富集10克样品中的微量镉。
二、大米中的超微量镉分析难题
1. 未被水、土壤和肥料污染的优质大米中镉的含量必然低。
2. 如果取样0.10克优质大米中很有可能测得镉的分析结果低于无火焰AAS的检测限，从而得不到镉的具体分析结果。
3. 如果将取样量从0.10克增加到10克，那么测定的检测下限可以提高100倍，从而可以得到镉的测定数据。
三、10克优质大米中超微量镉的
分离富集方法的比较
1.离子交换分离是首选方法
2. 离子交换分离可选择:
a. AG50W-X8阳离子交换分离
b. Chelex-100螯合树脂分离
c. AG1-X8阴离子交换分离
3. 三种分离方法以c方法为好，因为：
c.方法能在1N盐酸介质选择性吸附镉，其它元素（除金外）均不吸附。
四、镉的分配系数（1）
1. 镉的分配系数Kd
经我们精确测定，镉（Cd2+）在1mol/L HCl介质于强碱性阴离子交换树脂上的分配系数Kd为2281。
2. 实验条件
树脂：Dowex 1-X8阴离子交换树脂，100-200目
仪器：赛默读飞世尔iCAP 6300
测定方法：F.W.E.Strelow 法
3. 学术价值
首次精确测定了镉和铁在盐酸介质的分配系数Kd。
从文献来看，是国内外首创。
镉的分配系数（2）
4. 实用价值
在1.0mol/L HCl介质，在阴离子交换树脂上Cd2+的Kd为2281，属强吸附；而Fe3+的Kd为8.9为不吸附，所以，此条件下，两者可方便分离。
实例：100微克Cd2+与1000微克Fe3+的分离见下页。
5. 实际样品分析
用树脂量为1mL的阴离子交换树脂，可方便地用于10克大米中0.1微克镉的ICP-AES分析。
100微克Cd2+与1000微克Fe3+的分离图
铁或其他元素镉
五、小型离子交换柱(40年前设计)
1.树脂层(1.0mL
)
六、AG1-X8阴离子交换分离和富集
10克优质优质大米中微量镉
1. 样品按国标方法,微波消解.然后将溶液的酸度调整到1.0N盐酸
2. 小型AG1-X8 阴离子交换柱:
树脂粒度：100~200目
树脂层：5mm×50mm
树脂层体积：1.0mL
树脂层酸度：1.0N盐酸，待用
七、分离富集步骤和测定
1. 20mL样品液通过阳离子交换柱，流速1.0min/mL（下同），弃去
2. 用1.0N盐酸10mL洗下非镉元素，弃去
3. 用10mL 1.6N硝酸洗下镉，流出液收集在10mL容量瓶中
4. ICPAES或无火焰AAS分析
八、研究方法与讨论
1. 研究方法
a. 作整个离子交换柱分离的淋洗曲线，观察分离的可靠性b. 做加入回收实验，证明方法的可靠性
c. 做标样分析，证明方法的准确性
2. 讨论
a.用小型离子交换柱分离/富集，可以解决疑难的分析化学问题，从而提高分析化学的学术水平
b.由于采用树脂体积仅为1.0mL的小型离子交换柱，整个方法溶液总体积为50mL，因此，方法是简便、快速和适用的
谢谢大家！
10克优质大米中超微量镉的小型阴离子交换柱分离—ICPAES分析的设计
周锦帆
国家质检总局《检验检疫科学》
2013年4月2日
向各位代表问好！
一、最近新闻：镉超标的大米（1）据《新京报》2013年2月28日A02版报道：
据《南方日报》报道2009年深粮集团从湖南采购上万吨大米，经检验该批大米有害重金属镉质量不合格……
据央视2月24日新闻频道《面对面》，人民大学环境学院院长马中教授说，有1200万吨粮食重金属超标。
据报道：镉为人体重要致癌重金属，可能其致癌性超过铅。所以镉可能是最有害的重金属。
最近新闻：镉超标的大米（2）
从分析化学来讲，超微量的镉的分析有重要的现实意义和学术价值，核心问题是提高微量镉的分析的灵敏度和准确度。
对于我们分析工作者来讲，没有能力改进商品化的光谱仪的灵敏度，只能是把研究重点集中在样品前处理：其大量的样品（例如，其样10克），简便有效地将大量样品中超微量的重金属有效地分离出来，而这种分离方法是有效的且是可行的。
我们采用树脂层体积仅为1.0mL的小型阴离子交换柱可快速地分离富集10克样品中的微量镉。
二、大米中的超微量镉分析难题
1. 未被水、土壤和肥料污染的优质大米中镉的含量必然低。
2. 如果取样0.10克优质大米中很有可能测得镉的分析结果低于无火焰AAS的检测限，从而得不到镉的具体分析结果。
3. 如果将取样量从0.10克增加到10克，那么测定的检测下限可以提高100倍，从而可以得到镉的测定数据。
三、10克优质大米中超微量镉的
分离富集方法的比较
1.离子交换分离是首选方法
2. 离子交换分离可选择:
a. AG50W-X8阳离子交换分离
b. Chelex-100螯合树脂分离
c. AG1-X8阴离子交换分离
3. 三种分离方法以c方法为好，因为：
c.方法能在1N盐酸介质选择性吸附镉，其它元素（除金外）均不吸附。
四、镉的分配系数（1）
1. 镉的分配系数Kd
经我们精确测定，镉（Cd2+）在1mol/L HCl介质于强碱性阴离子交换树脂上的分配系数Kd为2281。
2. 实验条件
树脂：Dowex 1-X8阴离子交换树脂，100-200目
仪器：赛默读飞世尔iCAP 6300
测定方法：F.W.E.Strelow 法
3. 学术价值
首次精确测定了镉和铁在盐酸介质的分配系数Kd。
从文献来看，是国内外首创。
镉的分配系数（2）
4. 实用价值
在1.0mol/L HCl介质，在阴离子交换树脂上Cd2+的Kd为2281，属强吸附；而Fe3+的Kd为8.9为不吸附，所以，此条件下，两者可方便分离。
实例：100微克Cd2+与1000微克Fe3+的分离见下页。
5. 实际样品分析
用树脂量为1mL的阴离子交换树脂，可方便地用于10克大米中0.1微克镉的ICP-AES分析。
100微克Cd2+与1000微克Fe3+的分离图
铁或其他元素镉
五、小型离子交换柱(40年前设计)
1.树脂层(1.0mL
)
六、AG1-X8阴离子交换分离和富集
10克优质优质大米中微量镉
1. 样品按国标方法,微波消解.然后将溶液的酸度调整到1.0N盐酸
2. 小型AG1-X8 阴离子交换柱:
树脂粒度：100~200目
树脂层：5mm×50mm
树脂层体积：1.0mL
树脂层酸度：1.0N盐酸，待用
七、分离富集步骤和测定
1. 20mL样品液通过阳离子交换柱，流速1.0min/mL（下同），弃去
2. 用1.0N盐酸10mL洗下非镉元素，弃去
3. 用10mL 1.6N硝酸洗下镉，流出液收集在10mL容量瓶中
4. ICPAES或无火焰AAS分析
八、研究方法与讨论
1. 研究方法
a. 作整个离子交换柱分离的淋洗曲线，观察分离的可靠性b. 做加入回收实验，证明方法的可靠性
c. 做标样分析，证明方法的准确性
2. 讨论
a.用小型离子交换柱分离/富集，可以解决疑难的分析化学问题，从而提高分析化学的学术水平
b.由于采用树脂体积仅为1.0mL的小型离子交换柱，整个方法溶液总体积为50mL，因此，方法是简便、快速和适用的
谢谢大家！