微波與電熱板消解原子吸收法測定土壤中的銅

汪 燕 ,徐 潔

(江西省環(huán)境監(jiān)測中心站,江西南昌330029)

微波與電熱板消解原子吸收法測定土壤中的銅

汪 燕 ,徐 潔

(江西省環(huán)境監(jiān)測中心站,江西南昌330029)

同時(shí)采取微波高壓密閉消解法和電熱板全量消解法將土壤中的銅消解后制成樣品溶液,用原子吸收分光光度法分別測定兩種樣品溶液中銅的濃度。根據(jù)測定結(jié)果進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)微波高壓密閉消解法所測結(jié)果的準(zhǔn)確度、精密度均要優(yōu)于電熱板全量消解法,而且得到微波高壓密閉消解法具有省時(shí)、簡便的特點(diǎn)。

土壤中銅;微波消解;電熱板消解;原子吸收分光光度法

Abstract:The concentration of copper in two same soil samples solution,made of copper digestion,were separately determined by high-pressure sealed microwave digestion and the whole amount digestion of heating plate treatments.Concentrations of the copper in the soil samples solution were measured by atomic absorption spectrophotometry.Acco rding to the results,the high pressure sealed microwave digestion method was better than the whole amount digestion method of electric heating plate in the accuracy and precision aspects.Moreover,high-pressure sealed microwave digestion method wasmuch more time-saving and convenient.

Key words:copper in soil;microwave digestion;electric heating plate digestion;atomic absorption spectrophotometry

2006年10月,筆者參加了中國環(huán)境監(jiān)測總站舉辦的“持證上崗”現(xiàn)場考核,考核項(xiàng)目為土壤中的銅,要求兩天之內(nèi)上報(bào)結(jié)果。眾所周知,土壤中重金屬項(xiàng)目的分析測試,對(duì)土壤的前處理要求嚴(yán)格,按消解使用的儀器不同,可分為電熱板消解和微波罐消解兩種方法[1]。傳統(tǒng)的電熱板消解法處理過程繁瑣、耗酸耗時(shí),為了避免樣品損失和空白受到玷污,還需全程嚴(yán)密監(jiān)控。現(xiàn)場考核土壤中的項(xiàng)目在我站來說尚屬首次,時(shí)間短、任務(wù)重、壓力大,如何應(yīng)對(duì)此次考試,筆者采用了微波高壓密閉消解法測試土壤中的銅,順利圓滿地完成了此次考核。

同時(shí),筆者還將傳統(tǒng)的電熱板全量消解法與上述的微波高壓密閉消解法一起做樣,通過兩種不同前處理方法所得的測試結(jié)果進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)微波高壓密閉消解法所測結(jié)果的準(zhǔn)確度、精密度均要優(yōu)于電熱板全量消解法?，F(xiàn)將實(shí)驗(yàn)方法介紹如下:

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器和設(shè)備

美國 PE-AA 800原子吸收光譜儀,上海新儀MDS-2002A微波溶樣儀,

北京科偉可調(diào)式電熱板,德國賽多利斯BP121S電子天平。

1.2 試劑

除說明外,均使用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)級(jí)純?cè)噭?去離子水。

1.3 樣品制備

1.3.1 樣品制備方法一

電熱板全量分解法,采用王水-氫氟酸-高氯酸分解法。[2]

質(zhì)控樣品1、質(zhì)控樣品2:分別稱取土壤質(zhì)控樣1.0037 g和0.5006 g于聚四氟乙烯燒杯中,加入王水10 m L浸沒樣品。

考核樣品1、考核樣品2:分別稱取土壤考核樣1.0007 g和0.5009 g于聚四氟乙烯燒杯中,加入王水10 mL浸沒樣品。同時(shí)做空白樣品1和空白樣品2。

以上樣品于考核前夜制備,燒杯加蓋均靜置12 h以上。置于180℃電熱板上加熱煮沸,再低溫蒸干,如樣品還呈棕黃色,則繼續(xù)補(bǔ)加適量硝酸,將黃煙趕盡。加入高氯酸5 m L蒸發(fā)至近干,取下稍冷,再加氫氟酸5 m L,去蓋,蒸干冷卻,加高氯酸1 m L以驅(qū)除氫氟酸蒸至近干。加1%硝酸10 m L,溫?zé)崛芙?其中質(zhì)控樣品1、考核樣品1和空白樣品1定容至50 mL。其余定容至25 mL。

1.3.2 樣品制備方法二

微波高壓密閉消解法:采用硝酸-氫氟酸-過氧化氫分解法。[3]

質(zhì)控樣品3和質(zhì)控樣品4:分別稱取土壤質(zhì)控樣0.5012 g和0.5018 g于聚四氟乙烯消解罐中,加入硝酸-氫氟酸-過氧化氫10 m L浸沒樣品。

考核樣品3和考核樣品4:分別稱取土壤考核樣0.5009 g和0.5007 g于聚四氟乙烯消解罐中,加入硝酸-氫氟酸-過氧化氫10 m L浸沒樣品。同時(shí)做空白樣品3和空白樣品4。

以上樣品于考核當(dāng)日制備,分別加入硝酸4 m L、氫氟酸4 mL、過氧化氫2 mL。將聚四氟乙烯消解罐置于180℃電熱板上加熱消解15 min。而后將樣品加蓋密封,放入微波消解儀。

按表1工作條件消解。取下稍冷,將樣品轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯燒杯中,用少量水洗滌消解罐3次,并入燒杯。燒杯置于電熱板上加熱趕酸蒸至近干,再加高氯酸1 m L以驅(qū)除氫氟酸蒸至近干。加1%硝酸10 m L,溫?zé)崛芙?定容至25 m L。

表1 微波消解最佳工作條件[3]

1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制

取1000 mg/L銅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(國家環(huán)保總局標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所),稀釋成50 mg/L的銅標(biāo)準(zhǔn)溶液,再取 50 m g/L 的銅標(biāo)準(zhǔn)溶液各 0、1、2、4、6、8 m l,用1%硝酸分別定容至100 m l容量瓶,濃度分別為0、0.5、1、2、3、4 m g/L。用火焰原子吸收分光光度法測定,儀器工作條件見表2。標(biāo)準(zhǔn)曲線結(jié)果見表3。

表2 儀器工作條件

1.5 儀器測定

標(biāo)準(zhǔn)曲線及樣品用火焰原子吸收分光光度法測定,儀器工作條件見表2。

2 結(jié)果與討論

2.1 測定結(jié)果

兩種消解方法處理樣品所測結(jié)果詳見表4。

表3 標(biāo)準(zhǔn)曲線結(jié)果

表4 樣品測定結(jié)果

2.2 精密度結(jié)果比較[4]

精密度檢驗(yàn)結(jié)果詳見表5。

表5 精密度結(jié)果比較

2.3 準(zhǔn)確度結(jié)果比較[4]

準(zhǔn)確度檢驗(yàn)結(jié)果詳見表6。

表6 準(zhǔn)確度結(jié)果比較

2.4 討論

2.4.1 兩種不同方法混酸的消解能力

(1)電熱板全量分解法,采用王水-氫氟酸-高氯酸分解法,可將土壤樣品完全消解。王水由3∶1的鹽酸與硝酸配制而成,其中硝酸主要用于分解試樣中的有機(jī)物質(zhì),和鹽酸配比可提高分解效果。氫氟酸往往與其他酸一起用于分解含硅及硅酸鹽的樣品,易使金屬元素從礦物晶格中溶出。高氯酸是極強(qiáng)的氧化劑,可完全分解有機(jī)物及有機(jī)質(zhì)分解時(shí)產(chǎn)生的碳,同時(shí)可用于除去過多的氫氟酸,但高氯酸含雜質(zhì)量較前兩種酸略高。由于電熱板全量分解法耗酸較多,使用量可視樣品消解程度隨時(shí)添加,故易對(duì)樣品產(chǎn)生一定的基體干擾。

(2)微波高壓密閉消解法,采用硝酸-氫氟酸-過氧化氫分解法,使用配比為硝酸4 mL、氫氟酸 4 m L、過氧化氫2 m L的混酸[2],在微波高壓條件下可將土壤樣品完全消解。過氧化氫在酸性介質(zhì)中能在低溫下分解,產(chǎn)生高能態(tài)的活性氧,硝酸分解產(chǎn)生的二氧化氮有催化氧化能力,兩者配合使用可增強(qiáng)混合酸的氧化能力,提高反應(yīng)速度,從而使樣品完全分解。但過氧化氫能溶解重金屬底質(zhì)中伴生的堿金屬鹽類,引起基體干擾,因此用量盡可能少量為宜。[5]

考慮到土壤樣品有機(jī)質(zhì)含量可能較高,故將樣品放入微波儀器前,先消解煮沸10min,目的是將土樣中部分有機(jī)質(zhì)消解去除,避免樣品在微波消解罐中反應(yīng)劇烈。

2.4.2 將兩種消解方法進(jìn)行比對(duì),得到微波高壓密閉消解法測試土壤中重金屬樣品具有操作簡便、省時(shí)、耗酸少等特點(diǎn)。

2.4.3 將兩種方法的空白結(jié)果進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)電熱板消解法的空白值較高,這可能是因?yàn)殡姛岚逑膺^程中,空白與樣品同時(shí)處理且耗酸耗時(shí),空白易受到樣品及來自外界環(huán)境玷污的緣故。

2.4.4 將兩種消解方法所測得的結(jié)果進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)電熱板全量消解法所測結(jié)果普遍偏低,這可能是因?yàn)樵摲椒瞻字递^高、且樣品操作繁瑣,容易損失所造成的。而微波高壓密閉消解法空白不易玷污、樣品損失小,且前處理試劑使用了過氧化氫,減少了高氯酸的使用量,基體干擾小,使得結(jié)果更為準(zhǔn)確。

2.4.5 通過兩種消解方法所測得結(jié)果的精密度與準(zhǔn)確度比較,發(fā)現(xiàn)微波高壓密閉消解法所得結(jié)果的精密度與準(zhǔn)確度均優(yōu)于電熱板全量消解法。

[1] 楊 燕.測定廢水中金屬總量的兩種前處理方法的比較[J].三峽環(huán)境與生態(tài),2009,2(6):4.

[2] 國家環(huán)境保護(hù)局.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].第3版.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,1989.

[3] 但德忠.分析測試中的現(xiàn)代微波制樣技術(shù)[M].成都:四川大學(xué)出版社,2003.

[4] 中國環(huán)境監(jiān)測總站.環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量保證手冊(cè)[M].第2版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1994.

[5] 孫國明,吳 敏.火焰原子吸收光譜法測定底泥中銅鉛鎳鋅鎘鉻的10種消解方法的比較[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù),2003,15(5):32-33.

Measurement of Microwave and Electric Heating Plate Digestion Atomic Absorption for Copper in Soil

WANG Yan,XU Jie

(Jiangxi Environmental Monitoring Central Station,Nanchang 330029,China)

X703.1

A

1674-2842(2010)03-0029-03

2010-01-06

汪 燕(1970-),女,安徽安慶人,應(yīng)用化學(xué)本科,實(shí)驗(yàn)師,從事環(huán)境監(jiān)測工作。