去除果蔬农药残留净化剂的研究

王帅++杨阳++李明++徐潇

摘要：通过实验，确定了洗涤时间、温度对去除氧乐果农药效果的影响，并确定了最佳的实验条件。通过对红外图谱、扫描电镜能谱的分析，对扇贝壳成分、灼烧前后变化进行了分析。结果表明，扇贝壳的主要成分为CaCO3，在900℃灼烧后变成CaO。最终表明，扇贝壳是一种高效、无害的天然净化剂。

关键词：农药残留；净化剂；贝壳

一、 材料与方法

（一）仪器与试剂

主要试剂：扇贝壳、氧乐果、氯化钠（优级纯）、硫酸（优级纯）、高锰酸钾（优级纯）、氢氧化钠（优级纯）。

主要仪器：扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪 、分光光度计、电子天平、马弗炉、恒温水浴箱、红外显微镜。

（二）实验材料的选择

天然净化剂：将贝壳洗干备用。将一定量贝壳在不活泼气体N2环境下，于马弗炉中加热至900℃ ，加热 30分钟后，待降至室温后粉碎即为天然净化剂。

氧乐果标液10mg/ml配制：准确移取2.5ml氧乐果于容量瓶中用蒸馏水定容至100ml。

氧乐果标准使用溶液50μg配制：移取2.5ml氧乐果标液，用蒸馏水定容至500 容量瓶中。

（三）实验方法

在400nm处用紫外可见分光光度计测定其波长，依次配制浓度，绘制标准曲线。通过扫描电镜能谱和红外图谱确定扇贝壳成分。

二、结果与分析

在加入1%NaOH溶液、3.75mol/l的硫酸溶液0.3ml、0.1%的高锰酸钾溶液0.1ml，混匀并放置10分钟，在以上相同的实验条件下，比较反应时间、反应温度对天然净化剂、食盐水和蒸馏水三者对氧乐果的去除效果。

（一）洗涤时间对去除效果的影响

将市场随即买来的等量晾干蔬菜，放入烧杯中，分别用同一浓度的三种洗涤剂进行洗涤，洗涤时间为1～25min，准确取出洗涤液中的溶液10ml，于25ml具塞比色管中，按上述实验条件进行实验。以试剂空白为对比，在400nm波长下进行检测。结果如图a。

图a洗涤时间对三种洗涤剂洗涤效果的影响

如图a，用蒸馏水需要10min才能达到最佳去除效果，而天然净化剂和食盐水在5min时能达到最佳去除效果。天然净化剂的去除效果要明显优于盐水和蒸馏水。

（二）温度对去除效果的影响

将市场随即买来的等量晾干蔬菜放入烧杯中，分别用同一浓度的三种洗涤剂进行洗涤，将烧杯放入恒温水浴箱中，控制不同温度（5、10、15、20、25、30、40℃），洗涤5分钟，准确取出洗涤液中的溶液10ml，于25ml具塞比色管中，按上述实验条件进行实验。以试剂空白为对比，在400nm波长下进行检测。测定结果如图b所示。

如图b所示，食盐水和蒸馏水需要25度以上才能达到较好的去除效果，而天然净化剂在常温下就基本达到最佳去除效果。天然净化剂的去除效果要明显高于高温条件下的食盐水和蒸馏水的去除效果，但温度在高于30摄氏度时，天然净化剂的去除效果稍有下降。

（三）贝壳成分及显色机理的研究

1.扫描电镜及能谱分析。

（1）放大1000倍 （2）放大1000倍

20.0μm 20.0μm

（1）放大5000倍 （2）放大5000倍

5.0μm 5.0μm

（1）放大10000倍 （2）放大10000倍

2.0μm 2.0μm

图c扇贝壳灼烧前（1）、灼烧后（2）

扫面电镜结果分析，灼烧前样品呈条状，排列不紧密；而灼烧后的样品呈片状，排列紧密规则。

图d扇贝壳灼烧前扫描电镜能谱

从图d能谱图中可以看出，扇贝壳中主要含Ca、O、C三种元素，也含有极微量的Na、Al、Cl等元素。各元素含量如表一所示：

表一扇贝壳灼烧前各元素含量

2.红外谱图分析。

图e（1）扇贝壳灼烧前的红外谱图

图e（2）扇贝壳灼烧后的红外谱图

图e（1）显示出，在700～1430cm-1处出现的吸收峰归因于CaCO3的吸收， CaCO3吸附-OH的特征吸收峰出现在3431 cm-1处。因为红外光源的面外特征峰形呈现在876 cm-1 位置处，在1422 cm-1出现的较宽风形主要是由矿物质和有机质两部分发生叠加而产生，在713 cm-1和796 cm-1两处主要特征峰主要是由于样品面内弯曲振动形成；在1798 cm-1处出现的吸收峰归因于C=O基团振动吸收峰，2517 、2924cm-1处出现的吸收峰则是因为样品中的少量氨基酸中的—CH2基团产生。

从图e（2）中可以观察到，样品在马弗炉中灼烧后，红外谱图中原有的CaCO3的特征吸收峰不见了。只有在876 cm-1出现一个红外活性振动峰，是由氧化物的三重简并而形成。而在1470 cm-1处出现的吸收峰归因于样品中残留有机质而产生；经马弗炉灼烧后的样品因为吸收水份，峰位置出现较小的偏移，因而可以观察到在3643 cm-1处OH—的伸缩振动吸收峰。

三、结论

经分析得知，扇贝壳的主要成分是碳酸钙，溶于水后其溶解度随温度的升高而降低，因此在高温下洗涤效果会稍有下降。通过扫描电镜和红外谱图分析，得出了扇贝壳中主要含Ca、O、C三种元素，主要成分是碳酸钙，在900摄氏度的条件下灼烧完全分解生成氧化钙。

编辑/岳 凤endprint