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1、明胶药用空心胶囊铬检测- 前处理、数据分析与结果判定,目录,铬元素概述 微波消解 原子吸收 数据修约 合格判定,铬 元 素 概 述,铬元素概述,铬(Cr) 英文名： Chromium 中文名： 铬元素 符号： Cr 相对原子质量： 51.996 常见化合价： +2,+3,+6 名称由来：希腊文，chrtma（色彩）。 元素描述： 铬矿石是非常坚硬的铁灰色结晶体金属。 纯净的铬金属呈蓝白色，硬而脆，常温下不易生锈。 元素来源： 铬铁矿Fe,Mg(CrO4)是最主要的矿石。,铬是一种特殊的元素，它的特殊性首先表现在它的化合价可以是-l、-2，也可以是+1、+2、+3、+4、+5、+6。 铬不同氧化
2、物的不同颜色使彩色钝化成为可能。,目前金属铬用作铝合金、钴合金、钛合金及高温合金及不锈钢的生产原料；氧化铬可以用作涂料、磨料生产和玻璃、陶瓷的着色剂、化学合成的催化剂；铬矾、重铬酸盐用作鞣革、织物染色及多种颜料合成；此外，铬矿石还用于制作耐火材料。,正常成人身体约含铬6-7mg，在体内分布很广。三价铬是人体的必需微量元素之一，参与人体糖和脂肪代谢，对人体的健康有着重要的生理功能。1957年Schwarz和Mertz首先观察到铬在糖代谢中的作用，并发现葡萄糖耐量因子含有铬。1973年Toepfer等人证实葡萄糖耐量因子是一种含铬化学物质,铬缺乏导致葡萄糖耐量降低、生长发育不良、血清胆固醇水平升高
3、等不良影响。,铬的毒性与其存在形式有关。通常认为金属铬毒性最小，三价铬的毒性很低，而六价铬毒性最大。人体胃肠道对三价铬的吸收为1%左右，对六价铬的吸收是三价铬的3-5倍。,六价铬主要是人类生产活动的产物，对生物存在广泛的毒害作用。早在上世纪30年代,德国、美国和英国等国家的学者进行的流行性病学调查显示,长期接触六价铬化合物的人群，患口腔炎、齿龈炎、鼻中隔穿孔、皮肤铬溃疡、变态反应性皮炎者及肺癌等疾病的概率高于一般人群。,科学研究发现，六价铬化合物在体内具有致癌作用，但研究结果表明其致癌作用只发生在特定部位，例如局限于肺和鼻腔，而且需要较高的暴露剂量。 纽约大学医学中心环境学系的研究结果表明，经
4、口腔摄入六价铬约有10%会被机体吸收，被人体吸收的六价铬约有10%可能在人体内停留达5年之久。 动物实验显示口服六价铬4-8周的大鼠和小鼠，其肝脏、肾脏、脾脏、肺、心脏、肌肉、血液和骨骼中都有铬的存在，表明通过饮用水摄入可溶性六价铬，有可能对组织、器官产生潜在的毒害和致癌作用。,从动物皮到皮革，大体要经过四个阶段的处理。首先是预处理，去肉防腐；然后是准备阶段，脱脂脱毛；接下来是鞣制，最后是整饰。其中的鞣制阶段，可使皮革变得柔软和耐用。 鞣制的过程，是高价阳离子和胶原蛋白发生一系列化学反应的过程。自从1893年美国人马丁丹尼斯发明铬鞣制法之后，世界上约90%的皮革都是用这个方法鞣制而成的。这就是
5、为什么皮革中会含有大量的铬。,三价铬，就是用来鞣制的铬，它是阳离子，带三个正电荷。离子电荷是能发生鞣制的关键，除了三价铬，我们生活中常见的三价阳离子，比如三价铁、铝、还有些不常见的，比如锆和钛，都是可以用来鞣制的。只是铬鞣制工艺成熟、性价比高，至今依然统治着皮革及其制品行业。,工业明胶中含有大量六价铬的原因有两个，第一，鞣制虽然使用的是三价铬，但是工业用鞣制试剂并不纯，不可避免地含有六价铬，三价铬和六价铬是共存在皮革中的；第二，毒性较小的三价铬和毒性剧烈的六价铬在使用和保存中可以互相转化。,蓝矾皮胶是采用制革厂经过铬盐鞣制后剔除下来的革皮废料经加工生产的胶，含有较多量的铬，对人体健康存在严重的
6、潜在性危害，只能作为工业胶用。目前，尚无有效除去铬离子的方法。,微波消解,在近年来，许多先进的分析仪器如就成份分析而言, 有AAS 、ICP-AES、HPLC 等仪器。这些仪器分析方法，比起化学分析法来，灵敏度、准确度和精密度都大有提高，检出限更好，尤其是分析速度更是大大提高。 但是，AAS、ICP-AES和HPLC等仪器方法和化学分析法一样，都要求把样品制备成可分析的溶液, 这就对试样处理的效率和速度提出了更高的要求。,微波消解,据统计，大多数定量分析技术，取样和前处理所耗时间占分析全过程时间的60以上，在通风柜中人们习惯用浓酸在电热板上分解样品，花几十分钟甚至几个小时以上，这对于分析速度快
7、的仪器方法来说，消解试样已经成为影响分析速度的主要障碍。怎样才能加快消解速度、缩短制样的时间，分析工作者迫切希望解决这个问题。 微波密闭溶样技术开始应用到分析化学中。随后，也迅速用于其他方面：微波萃取、微波灰化、微波有机合成等。现在，人们已普遍采用微波加热技术，取代沿用已久的电热板加热技术。,1. 微波 ：是一种为频率300MHz 300GHz 的电磁波，目前工业、科学研究、医学及家用等民用微波的频率为 2450 土 5OMHz 。,2、微波消解原理及其特点： 当微波通过试样时，极性分子随微波频率快速变换取向，产生每秒钟变换方向 2.45 109次的震动，分子相互碰撞摩擦，分子总能量增加，使试
8、样温度急剧上升；同时，试液中的带电粒子（离子、水合离子等）在交变的电磁场中，受电场力的作用而来回迁移运动，也会与临近分子撞击，使得试样温度升高，极大地提高化学反应的速度。 （1）体加热： 微波加热直接作用到物质内部，加热更快速、均匀，速率非常快。 （2）过热现象： 微波加热还会出现过热现象（即比沸点温度还高），更高的反应温度，利于试样的消化。 （3）搅拌作用： 交变的电磁场相当于2.45 109次/s的高速搅拌器，使试剂与试样的表面不断更新，不断接触新的试剂，促使化学反应加速进行。,加热快、升温高，消解能力强，大大缩短了溶样时间。 消耗酸溶剂少，空白值低。 避免了挥发损失和样品的沾污，提高了分
9、析的准确度和精密度，回收率实验获得令人满意的结果。 降低了劳动强度，改善了工作环境。 节省电的消耗，降低分析成本。,微波消解的优点,密闭或开放式的对比,密闭消解罐中的反应,Organic material 有机材料反应式 (CH2)n + 2 HNO3 + DT CO2 + 2 NO + 2H2O Metals 金属反应式 6 H+ + 3 Me + 2 HNO3 + DT 3 Me2+ + 2 NO + 4H2O Geological samples地质样品反应式 SiO2 + 4 HF + DT SiF4 + 2H2O 样品越多 气体产物越多 压力越高,风险：爆管！,样品制备方法原则,微波
10、化学应用的技术范围很广，所以在很多行业受到重视。下面主要是消解前处理所应考虑的前提! 确定样品消解是否必要：1）没有样品消解能否分析？2)通过消解样品能否改善分析? 建立对一种试样的微波密闭消解方法，要从三个方面着手考虑与选择 : 1. 样品的称样量 2. 分解试样所用酸的种类及用量 3. 微波加热的功率与时间（压力与温度的设置） 正常样品制备的步骤： 1）将固体和液体样品转化为液体溶液，避免样品阻塞管道和雾化系统。 2）消解所有有机物，消除有机物对火焰燃烧的干扰，减少背景干扰。 3）不增加任何元素或化合物干扰离子 4）保证要分析的物质保留在溶液中 5）调整样品的性质，使其达到分析最佳条件。,
11、微波消解制备胶囊供试品溶液,主要二类酸消化试剂： 1 非氧化性酸：盐酸 氢氟酸 磷酸 稀硫酸 稀高氯酸; 2 氧化性酸： 硝酸 热浓盐酸 浓硫酸 过氧化氢,硝酸,硝酸有下列特性： 1 在65%浓度时，沸点120。 2 小于2M时，氧化性差，随反应温度升高，浓度升高，其氧化性增加。 3 对大多数有机基体有典型的氧化反应式 4 它能溶解大多数金属，形成可溶解性硝酸盐。 5 有些金属需要混合酸或稀硝酸。 6 常混用双氧水、盐酸和硫酸。 7 可用在高纯样品的痕量分析中。 压力控制25bar温度在225,氢氟酸,氢氟酸特性： 酸消化：在浓度40%时，沸点为108；无氧化性，强的络合性；用于消化矿石、金属
12、矿、土壤、岩石和包含硅的植物；主要用于分解二氧化硅；常常加入硝酸或高氯酸混合使用。 蒸发和浓缩：溶解后，许多分析需要去除氢氟酸，以防止仪器损坏或溶解不溶性氟化物；许多元素如As B Se Sb Hg Cr可能易挥发。 络合性：为了从溶液中除去氢氟酸，加入硼酸；10-50倍的硼酸加强反应速度。 微波加热压力控制25Bar,温度结果240。,（1）温控型高压、超高压微波消解系统： 取样品0.5g，置聚四氟乙烯消解罐中，加硝酸10ml，1ml 氢氟酸，5min 由室温升至120，维持3min；6min 由120升至150，维持2min；6min由150升至180，维持20min。冷却后，加热赶酸（温
13、度：140160）至1-2ml，纯水定容至50ml，作为供试品溶液。 （2）温、压双控型高压、超高压微波消解系统： 取样品0.5g，置聚四氟乙烯消解罐中，加硝酸10ml，1ml 氢氟酸,注：温压双控式设备，可设置温和的压力爬坡率（如：0.3Bar/s），在140 160 反应最为剧烈压力最高的消解步骤，给设备一个缓冲。,消解条件,高压超高压反应罐消解系统的消解方案 特点：位数偏少，消解管容量大，耐压能力强 策略：直接消解,反应过程中仪器显示的压力实时变化曲线,温、压双控高压微波消解系统消解情况,原子吸收,原子吸收,原子吸收光谱法（AAS）是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸收来进行定量分析
14、的一种方法。,原子吸收的基本原理可用以下几点来说明： 所有原子均可对光产生吸收。当基态原子选择性的吸收一定波长的光，使原子跃迁到相应激发态时，被吸收的光线就是原子的吸收线。 被吸收光线的波长只与特定元素相关。 光程中该原子的数量越多，对其特征波长的吸收就越大，与该原子的浓度成正比。在一定温度下，达到热力学平衡后，激发态原子数与基态原子数比值服从波尔兹曼分布定律，当温度与元素确定后，就可以计算出激发态原子数与基态原子数的比值。,原子光谱谱线跃迁示意图,原子光谱类型,由待测元素灯发出的特征谱线通过供试品经原子化产生的原子蒸气时，被蒸气中待测元素的基态原子所吸收，通过测定辐射光强度减弱的程度，求出供
15、试品中待测元素的含量。,原子吸收光谱基本原理,原子吸收光谱的主要优点,1、选择性好。锐线光谱，谱线重叠的几率小，光谱干扰小。 2、灵敏度高。火焰法，可达ppm级，石墨炉法可达ppb级。 3、测定精密度高。火焰法RSD2%,石墨炉法RSD5%. 4、分析范围广。可测定元素超过70种。 5、仪器及测定技术相对成熟。,原子吸收光谱常用定量方法,原子光谱分析是一种相对分析方法，须用校正曲线进行定量。 标准曲线法 最基本的定量方法,是其他定量方法的基础。 标准加入法 排除基体成分干扰,火焰原子吸收法(FAAS) ：操作简便，重现性好，但由于其灵敏度和检测限的限制，一般只适用于常量元素或中药中残留含量相对
16、较高的元素的测定（一般含量应在5ppm以上）。 Cu、Na、K、Ca、Zn,测定方式,按照原子化方式不同，分为四种测定方式,石墨炉法（GFAAS)：应用最为广泛，其样品用量少，测定灵敏度高，采用适宜的基体改进技术和背景校正技术，可消除大部分杂质的干扰。 Pb、Cd、Cu、Cr,氢化物发生法（HGAAS）:将待测元素在酸性介质中还原成沸点低、易受热分解的氢化物，再由载气导入由石英管、加热器等组成的原子吸收池，在吸收池中氢化物被加热分解，并形成基态原子，氢化物法具有比石墨炉法更好的检测限并且受干扰的程度比较低。 As 冷原子发生法（CVAAS） ：基于汞的独特性质，专用于汞的测定，其仪器装置与氢化物法基本一致。 Hg,原子光谱检测法灵敏度范围示意图,干燥：110 15秒 灰化：800 10秒 原子化：2300
