溴酸钾－甲基紫－邻二氮菲催化光度法测定人发中痕量锰（Ⅱ）

董洪霞，刘林海，唐 敏，俞 凡

（1.上饶师范学院化学化工学院，江西上饶334001；2.江西省靶向药物工程技术研究中心，江西上饶334001）

溴酸钾－甲基紫－邻二氮菲催化光度法测定人发中痕量锰（Ⅱ）

董洪霞1，2，刘林海1，2，唐 敏1，俞 凡1

（1.上饶师范学院化学化工学院，江西上饶334001；2.江西省靶向药物工程技术研究中心，江西上饶334001）

在磷酸介质中，以邻二氮菲为活化剂，Mn（Ⅱ）能催化溴酸钾氧化甲基紫褪色，建立分光光度法测定人发中痕量锰（Ⅱ）的新方法。对试验条件进行了优化。结果表明：Mn（Ⅱ）在0～0.8μg.mL－1范围内，质量浓度与吸光度之差△A呈良好的线性关系，回归方程为y＝0.1446x＋0.0004，相关系数R为0.9996，人发样品的加标回收率为96.95%。相对标准偏差为3.63%。

锰（Ⅱ）；溴酸钾；甲基紫；邻二氮菲；催化光度法；人发

锰在自然界分布广泛但不均匀，南方土壤中锰含量较北方的高。头发与指甲中都含有微量的锰元素，锰主要依靠食物摄入，它能加快人体的发育并具有抗癌作用，锰也能够参与人体的糖、脂肪代谢；锰缺乏时软骨生长出现障碍、生长发育迟缓、骨质疏松症和运动障碍等症状，严重时可能引起侏儒症［1－2］。而人体对锰的过量吸收会引起神经系统损伤。部分微量元素可以通过毛发和指甲排出，且在毛发中含量较高［3－5］。锰元素在头发中含量虽少，但对研究人体中锰的含量有着重要的意义。目前光度法测定锰含量是最灵敏的方法之一，可直接用于人发中痕量锰的测定，分析速度快，测定方法简便易行［5］。甲基紫作为指示剂多被用于酸性条件下酸碱滴定分析，而作为指示物质被用于催化动力学光度法测定痕量锰，报道较少［7］。研究表明，在磷酸存在的条件下，以邻二氮菲对该体系的活化，痕量锰（Ⅱ）对溴酸钾氧化甲基紫褪色反应有强烈的催化作用，据此建立测定痕量锰的新方法［7－10］。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂

722型分光光度计（上海茂欣）、SYC－15B超级恒温水浴加热锅（上海安亭）、722分光光度计（上海珊科）、GZX－914MBE型数显鼓风干燥箱（上海博迅）、微波炉，等。

溴酸钾、硫酸锰、甲基紫、磷酸、乙酸钠、邻二氮菲、乙醚、硝酸、过氧化氢，所用试剂均为分析纯，试验用水为二次蒸馏水。

锰（Ⅱ）标准储备液的配制（1000μg·mL－1）：准确称取0.7683g硫酸锰（90℃下干燥）于小烧杯中，用少量蒸馏水溶解，定量转移至250mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至标线，摇匀，备用［12］。

锰（Ⅱ）标准使用液的配制（4.00μg·mL－1）：准确移取1.0mg·mL－1标准储备液1.0mL于250mL的容量瓶中，稀释至刻线，摇匀，备用。

头发（理发店采集）

1.2 实验方法

取两支相同的25mL具塞比色管，各依次加入1.7%的磷酸1.0mL，1.0×10－3mol·L－1的邻二氮菲0.8mL，0.035%的甲基紫0.3mL，1.0×10－2mol·L－1的溴酸钾3.0mL，在其中一支比色管中加入0.1mL的4.00μg·mL－1Mn2＋标准液，作为催化体系；另一支不加Mn2＋用来作非催化体系，然后用蒸馏水将两支比色管稀释至刻度，摇匀后放入80±1℃的恒温水浴中，反应5min后取出，置于冷水中冷却3min至室温，再加入1.0mol·L－1乙酸钠1.0mL，摇匀，待反应10min后，以蒸馏水为参比，用1cm比色皿，分别测定580nm处的吸光度。其中含Mn2＋溶液的吸光度为A，空白溶液的吸光度为A0，计算ΔA＝A0－A。

1.3 发样的制备及预处理

将采集的头发样品放于大烧杯中，用洗发水溶液浸泡10min左右，纯水洗至无气味，放于瓷托盘中，干燥箱70℃下烘干，将头发剪至3mm左右，放于储存器皿中储存备用［6－8］。

准确称取0.200g的头发于100mL锥形瓶中，加入3mL HNO3、1.5mL H2O2和25mL蒸馏水，将其放于微波炉中，中高温加热3～5min，冷却［5］，备用。

2 结果与讨论

2.1 试验条件的优化

2.1.1 最佳波长的选择

按照1.2实验方法，在530～620nm波长范围内，每隔5～10nm分别测量催化反应体系与非催化反应体系的吸光度，并绘制吸收曲线。由图1可知，两种体系在580nm处均有最大吸收峰，并且形状相同，是单纯的褪色反应，因此选择580nm为最佳测定波长［11］。根据非催化反应体系曲线可见，溴酸钾在反应中充当氧化剂的作用；由催化反应曲线可见，加入痕量锰（Ⅱ）后，可以加速溴酸钾的氧化反应，这说明痕量锰的存在对该氧化体系具有较好的催化作用。

图1 最佳波长的选择

2.1.2 反应介质的选择

取3支25mL的具塞比色管，分别加入醋酸－醋酸钠（pH＝3.78）、硫酸（pH＝1.6）、磷酸（1.7%）各1.0mL，按照1.2实验方法分别考察了不同介质对反应的影响，由表1可见，pH在1.8～3.8之间锰催化效应较好，在1.7%的磷酸介质中，反应体系的褪色效果最佳。对1.7%的磷酸用量在0.2～2.5mL范围内进行了考察，由图2可见，当磷酸体积为1.0mL时，ΔA大且稳定，故选1.7%磷酸1.0mL为酸性介质条件。

表1 酸性介质的选择

图2 磷酸最佳用量

2.1.3 溴酸钾用量的选择

按照1.2实验方法，考察1.0×10－2mol·L－1KBrO3的用量在1.0～4.0mL范围内变化时对反应体系的影响，由图3可知，随着溴酸钾用量的增加，ΔA先增大后减小，当溴酸钾的用量为3.0mL时，ΔA最大，所以1.0×10－2mol·L－1溴酸钾的最佳用量为3.0mL。

图3 最佳溴酸钾用量

2.1.4 甲基紫用量的选择

按照1.2实验方法，考察0.035%的甲基紫的用量在0.1～0.8mL范围内变化时对反应体系的影响，由图4可知，随着甲基紫用量的增加，ΔA先增大后减小；当甲基紫的用量为0.3mL时，ΔA最大且稳定，故选0.035%甲基紫的最佳用量为0.3mL。

图4 最佳甲基紫用量

2.1.5 反应温度的选择

按照1.2实验方法，考察了水浴温度在45℃～90℃范围内变化时对反应体系的影响，由图5可知，随着水浴温度不断增加，ΔA先升高而后降低，在水浴温度为80℃时，ΔA值最大，故选水浴最佳加热温度为80℃。

图5 最佳反应温度

2.1.6 反应时间的选择

按照1.2实验方法，考察了80℃恒温水浴中加热不同时间对反应体系的影响，由图6可知，反应体系在2～10min范围内加热均有催化效果，随着水浴反应时间的延长，ΔA先增大后减小，反应时间为5min时催化效果最好，褪色效果最佳，故选择最佳反应时间为5min。

图6 最佳反应时间

2.1.7 共存离子的影响

在实验条件下，就以下离子对反应体系吸光度影响进行了实验，结果表明：测定100ng·mL－1Mn2＋时，2000倍的Na＋、K＋、F－、Cl－；1000倍Ca2＋、Se（Ⅳ）；500倍的Mg2＋、Zn2＋；200倍的Cu2＋；300倍的Ni2＋；100倍的Cr3＋；100倍的Fe2＋等不干扰测定［6－7，12］；10倍的Fe3＋、6.4倍Co2＋、2倍Pb2＋倍有干扰，而Fe3＋干扰可加抗坏血酸及F－消除，Co2＋、Pb2＋干扰可加0.05mol·L－1EDTA 1mL消除［6］。

2.2 标准曲线的绘制

图7 标准工作曲线

准确配制浓度为0.0、0.08、0.16、0.24、0.40、0.80μg·mL－1的Mn标准溶液，按1.2实验方法在580nm波长处测定溶液的吸光度，计算△A，绘制标准工作曲线。由图7可知，锰在0～0.8μg·mL－1范围内，质量浓度与吸光度之差呈现良好的线性关系，其线性回归方程为y＝0.1446x＋0.0004，相关系数R为0.9996。

2.3 样品的测定

2.3.1 头发样品的测定

分别称取3份0.200g的头发于100mL锥形瓶中，分别加入3mLHNO3、1.5mLH2O2和25mL蒸馏水，将其放于微波炉中用中高温加热3～5min，冷却［5］，转移至25mL的具塞比色管中，按1.2实验方法测定其吸光度，分别为0.0495、0.0488、0.0486，代入标准曲线算出Mn含量平均值为0.3359μg／mL，计算出头发样品中Mn含量平均值为41.99μg／g。

2.3.2 样品加标回收率

分别称取3份0.200g的头发于100mL锥形瓶中，分别加入锰的标准使用液0.1mL、0.2mL、0.3mL，分别加入3mLHNO3、1.5mLH2O2和25mL蒸馏水，将其放于微波炉中用中高温加热3～5min，冷却［5］，转移至3支25mL具塞比色管中，按1.2实验方法测定其吸光度，代入标准曲线计算出Mn浓度，进而计算出头发样品中Mn含量及加标回收率。由表2可知，平均加标回收率为96.95%，此方法准确度高。

表2 样品加标回收率

2.3.3 方法的精密度

分别称取10份0.200g头发样品于100mL锥形瓶中，分别加入3mLHNO3、1.5mLH2O2和25mL蒸馏水，将其放于微波炉中用中高温加热3～5min，冷却［5］，转移至25mL具塞比色管中，按1.2实验方法测定其吸光度，代入标准曲线计算出Mn质量浓度，计算出相对标准偏差RSD为3.63%，表明该方法精密度良好。

3 结论

采用分光光度法测定头发中Mn（Ⅱ）含量，并对试验条件进行了优化。试验结果表明，反应体系的最佳测定波长为580nm，1.7%磷酸最佳用量为1.0mL，1.0×10－3mol·L－1邻二氮菲最佳用量为0.8mL，0.035%甲基紫最佳用量为0.3mL，1.0×10－2mol·L－1溴酸钾最佳用量为3.0mL，最佳水浴加热温度为80℃，最佳反应时间为5min。Mn2＋浓度在0～0.80μg·mL－1范围内与△A呈良好的线性关系，线性回归方程为y＝0.1446x＋0.0004，相关系数R为0.9996，加标回收率为96.95%。此方法简单，易于操作，准确度较好。

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Determination of Trace Manganese（II）by Catalytic Spectrophotometric Method Using Potassium Bromate－Methylviolet－O－phenanthroline in Human Hair

DONG Hong－xia1，2，LlU Lin－hai1，2，TANG Min1，YU Fan1

（1.School of Chemistry and Chemical Engineering，Shangrao Normal University，Shangrao Jiangxi 334001，China；2.Jiangxi Provincial Research Center of Targeting Pharmaceutical Engineering Technology，Shangrao Jiangxi 334001，China）

A new catalytic－spectrophotometric method is proposed for the determination of trace manganese（Ⅱ）in human hair.The method is based on the manganese（Ⅱ）－catalysed oxidation of methyl violet by potassium periodate with o－phenanthroline in ortho－phosphoric acid solution，and the experimental conditions were optimized.The result showed that they were a good linear relationship between the content and△A in the 0～0.8μg.mL－1manganese range，the linear regression equation was y＝0.1446x＋0.0004and correlation coefficient R is 0.9996，the average recovery is 96.95%，and the relative standard deviations for this method is 3.63%.

manganese（Ⅱ）；potassium bromate；methyl violet；o－phenanthroline；catalytic spectrophotometry；human hair

O657.3

A

1004－2237（2016）03－0079－06

10.3969／j.issn.1004－2237.2016.03.016

2015－12－14

江西省教育厅教改课题（JXJG－13－16－19）；上饶师范学院校级课题（201305）

董洪霞（1977－），女，吉林蛟河人，讲师，硕士，主要从事环境分析化学方面研究。E－mail：donghongxia00－08＠163.com