石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定硫酸亞鐵銨中痕量元素砷和鉛

王麗暉 高曉軍 鄭宏忠 張 虹

（中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)北方材料科學(xué)與工程研究院煙臺(tái)所，煙臺(tái) 264003）

石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定硫酸亞鐵銨中痕量元素砷和鉛

王麗暉 高曉軍 鄭宏忠 張 虹

（中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)北方材料科學(xué)與工程研究院煙臺(tái)所，煙臺(tái) 264003）

砷和鉛是硫酸亞鐵銨中的雜質(zhì)元素，其含量對(duì)硫酸亞鐵銨的純度有影響，一般要求其質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)0.002%。如此低的含量，使用石墨爐原子吸收法測(cè)定較為合適。筆者采用日立公司的石墨爐原子吸收法同時(shí)測(cè)定溶液中痕量砷和鉛，采用偏振塞曼扣除背景，結(jié)合光學(xué)快速升溫技術(shù)及基體改進(jìn)技術(shù)，消除了共存組分對(duì)痕量砷、鉛測(cè)定的干擾，詳細(xì)探討、制定了硫酸亞鐵銨中痕量元素砷和鉛的測(cè)定方法，提高了砷、鉛測(cè)定的精密度和準(zhǔn)確度。方法簡(jiǎn)便，快速，測(cè)定結(jié)果滿意。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

石墨爐原子吸收光譜儀：Z-2000型，帶橫向加熱石墨爐原子化器、熱解涂層石墨管，日本日立公司；

砷、鉛空心陰極燈：日本日立公司；

電子天平：CP214型，美國(guó)奧豪斯公司；

砷、鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：濃度均為1.0 g／L，使用時(shí)逐級(jí)稀釋成標(biāo)準(zhǔn)工作液；

硝酸溶液（1+3）：以優(yōu)級(jí)純硝酸和高純水配制；

硝酸鎳溶液：10 g／L，以高純水配制；

試驗(yàn)用水為高純水，電阻率大于18.2 MΩ·cm。

1.2 儀器工作條件

As：波長(zhǎng)193.7 nm，狹縫寬度1.3 nm，燈電流12.0 mA，進(jìn)樣量 10 μL；

Pb：波長(zhǎng)283.3 nm，狹縫寬度1.3 nm，燈電流7.5 mA，進(jìn)樣量10 μL；

保護(hù)氣：氬氣（99.99%），流量為200 mL／min；原子化停氣；Zeeman效應(yīng)背景校正器。

表1 石墨爐升溫程序

1.3 樣品處理

稱取樣品0.200 0 g于100 mL燒瓶中，加入硝酸溶液 10 mL，小火溶解后，稀釋至刻度，過(guò)濾。用硝酸溶液 10 mL隨同做試劑空白。

1.4 測(cè)定方法

調(diào)整好儀器設(shè)置條件，用石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定吸光度。樣品吸光度減去空白試劑吸光度后，從工作曲線上查出對(duì)應(yīng)的濃度，計(jì)算元素含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 石墨管性能比較

普通石墨管多孔，容易滲透氣體和液體，所以分析結(jié)果的重現(xiàn)性差，且石墨管的壽命短；熱解涂層石墨管比普通石墨管多孔致密且耐高溫（3 700℃），提高了中等揮發(fā)元素的靈敏性，減少難揮發(fā)元素形成碳化物［1］。石墨管受其材質(zhì)、涂層、制作工藝的不同，其測(cè)試靈敏度相差很大。比較普通石墨管、熱解涂層石墨管對(duì)測(cè)定的影響發(fā)現(xiàn)，使用普通石墨管靈敏度很低，而熱解涂層石墨管有低孔隙度、低透氣性、高純度、高抗氧化能力和較長(zhǎng)壽命［2］。實(shí)驗(yàn)采用熱解涂層石墨管分別測(cè)定硫酸亞鐵銨中痕量元素砷（As）和鉛（Pb），結(jié)果表明，方法具有較高的靈敏度和良好的信噪比，能滿足實(shí)驗(yàn)要求。

2.2 酸的選擇

考慮到鹽酸-硝酸混合酸可能造成待測(cè)元素在灰化階段的損失，用硝酸溶樣可以提高As的靈敏度，硝酸對(duì)Pb測(cè)定影響不大，這主要是因?yàn)榻^大部分硝酸在灰化中得以除去［3］；但硝酸濃度過(guò)高使石墨管的使用壽命降低。經(jīng)試驗(yàn)，硝酸溶液在測(cè)定液中體積分?jǐn)?shù)為1.5%～40%時(shí)，元素的吸光度不受影響，而且硝酸溶解樣品速度快并徹底。因此在硝酸介質(zhì)中連續(xù)測(cè)定砷、鉛時(shí)，采用2.5 mL（在100 mL容量瓶中）硝酸溶解樣品。

2.3 試劑空白的控制

測(cè)定痕量元素首先控制好試劑空白，選用優(yōu)質(zhì)水及試劑，溶樣酸選用雜質(zhì)含量低的優(yōu)級(jí)純硝酸，工作曲線減曲線空白，樣品減試劑空白，準(zhǔn)確測(cè)定樣品含量。

2.4 干擾因素及消除

在分析痕量鉛時(shí)，217.0 nm分析線靈敏度高于218.3 nm分析線，但在吸收線發(fā)生塞曼分裂時(shí)，鉛的218.3 nm分析線靈敏度卻高于217.0 nm分析線［4］，因此測(cè)定鉛時(shí)采用218.3 nm作分析線。

2.5 基體改進(jìn)劑的選擇

砷是易揮發(fā)元素，當(dāng)溫度高于200℃時(shí)，會(huì)發(fā)生散逸。為了提高灰化溫度，盡可能消除背景干擾，選擇10 g/L硝酸鎳作基體改進(jìn)劑［5］。Ediger在1975年首先將鎳加入到石墨爐中使鎳與砷形成熱穩(wěn)定合金，而加入HNO3使鎳的基體效果更佳。Puttemans認(rèn)為1% HNO3可使信號(hào)提高35%［6］。

用石墨爐測(cè)定硫酸亞鐵銨中的Pb時(shí)，不加10 g／L Ni(NO3)2，曲線線性良好，由曲線計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)樣品沒(méi)有超出允許范圍。因此在測(cè)定Pb時(shí)，不加基體改進(jìn)劑，直接進(jìn)行測(cè)定。

2.6 灰化與原子化溫度的選擇

在不使待測(cè)元素?fù)p失的前提下，提高灰化溫度，以更好地消除基體背景干擾。本法選擇灰化溫度：As為1 000℃，Pb為400℃；原子化溫度：As為2 700℃，Pb為2 000℃。樣品進(jìn)行消化處理后，經(jīng)過(guò)原子化高溫得到升華，因此石墨管不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)的記憶效應(yīng)。為了延長(zhǎng)石墨管的壽命，試驗(yàn)選擇清除溫度：As為 2 800℃，Pb為 2 200℃。

2.7 工作曲線及線性范圍

利用儀器自有的自動(dòng)進(jìn)樣器，分別以濃度40 μg／L As、Pb標(biāo)準(zhǔn)溶液配制標(biāo)準(zhǔn)系列 0、10、20、40 μg／L。在儀器工作條件下，測(cè)定峰高，對(duì)峰高(y)和濃度(x)進(jìn)行線性回歸，得As的回歸方程為y=0.002 6x+0.001 1，相關(guān)系數(shù)r=0.996 5，線性范圍為0～80 μg／L ；Pb的回歸方程為y=0.007 8x+0.001 8，相關(guān)系數(shù)r=0.999 8，線性范圍為0～100 μg／L。

2.8 精密度及回收率

在硫酸亞鐵銨中加入被測(cè)元素As、Pb，共進(jìn)行8次平行試驗(yàn)，按實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差、回收率計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 精密度與準(zhǔn)確度試驗(yàn)結(jié)果(n=8)

3 結(jié)論

建立了石墨爐原子吸收法直接測(cè)定硫酸亞鐵銨中痕量元素砷和鉛的分析方法，選用熱解涂層石墨管提高了檢測(cè)元素的靈敏度；通過(guò)加入基體改進(jìn)劑10 g／L Ni(NO3)2，消除基體其它成分對(duì)砷的干擾，提高了砷的灰化溫度，檢測(cè)信號(hào)得到增大；在分析痕量元素鉛時(shí)采用218.3 nm作分析線，提高了鉛的靈敏度；經(jīng)回收率及精密度試驗(yàn)，砷、鉛回收率分別為102%、104%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為4.73%、4.09%，低于國(guó)家規(guī)定5%標(biāo)準(zhǔn)，表明該方法準(zhǔn)確、可靠。

［1］康惟道 .石墨爐原子吸收法的進(jìn)展［J］.鈾礦業(yè)，1997，16(3)：197-198.

［2］鄧勃，何華琨.原子吸收光譜分析［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004： 243-246.

［3］丁建森，李建，周玲.微波消解石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定茶葉中鉛［J］.理化檢驗(yàn)：化學(xué)分冊(cè)，2001，37(12)： 571-572

［4］渠榮遴，孟慶英，姜冰.偏振塞曼無(wú)火焰原子吸收法測(cè)定鑄鐵中痕量鉛、銻［J］.理化檢驗(yàn)：化學(xué)分冊(cè)，1987，23(6)： 352-353.

［5］薛平，付英文.石墨爐原子吸收法測(cè)定蘆筍罐頭中砷［J］.理化檢驗(yàn)：化學(xué)分冊(cè)，2000，36(3)： 112-113.

［6］趙東穎.石墨爐原子吸收法測(cè)定水中砷［J］.理化檢驗(yàn)：化學(xué)分冊(cè)，1996，32(1)： 47-48.

2011-09-19