原子吸收法快速測定汽油中的鉛、錳和鐵

楊智靈

(河南省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院，河南鄭州450004)

0 引言

隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽油的用量不斷增大.由于汽油中鉛、錳和鐵的含量對油品的質(zhì)量及環(huán)境污染有較大影響，所以其鉛、錳和鐵的含量列入了國家標準中的強制檢測指標［1］.標準中指出，汽油中鉛含量≤0.005 g/L，錳含量≤0.016 g/L，鐵含量≤0.010 g/L.為了保證汽油的質(zhì)量，有效保護環(huán)境和人體健康，準確測定汽油中鉛、錳和鐵的含量具有十分重要的意義.國標GB 8020—87、SH/T 0711—2002和SH/T 0712—2002中分別制定了汽油中鉛、錳和鐵的測定方法［2-4］.這些方法存在以下問題:(1)過程較復雜、各元素處理方法各異，直接導致檢測時間較長［5］;(2)測試過程中均需試劑氯化甲基三辛基銨，測定錳、鐵時標準品為磺酸錳和二環(huán)戊二烯基合鐵，這些藥品不易購置;(3)GB 8020—87中鉛的定量下限為2.5～25 mg·L-1，而目前市場上汽油中鉛含量一般為≤0.2 mg·L-1，部分在 ＜0.1 mg·L-1，國標方法定量下限太高.因此，找到一種快速、準確、有效的汽油中鉛、錳和鐵的測定方法是目前亟待解決的問題.

基于此，筆者采用原子吸收法測定汽油中鉛、錳和鐵，用濃硫酸對樣品進行碳化處理，然后采用混合酸(HNO3:HClO4)對其進行消解，消解液采用原子吸收分光光度計即可一次性、快速、連續(xù)測定樣品中鉛、錳和鐵的含量.實驗結(jié)果表明，筆者所采取的方法是一種測定汽油中鉛、錳和鐵快速、有效、實用的方法.

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

日本日立公司Z-8200原子吸收分光光度計.

儀器測定條件為鉛含量測定:波長為283.3 nm;狹縫寬度為1.30 nm;錳含量測定:波長為279.6 nm;狹縫寬度為0.40 nm;鐵含量測定:波長為248.3 nm;狹縫寬度為0.20 nm;其它測試條件相同為:空心陰極燈電流為5.5 mA;燃燒器高為7.5 mm，火焰類型是空氣/乙炔，空氣流量為15 L·min-1，乙炔流量為1.0 L·min-1.

標準試劑:鉛標準溶液(GSB 04—1742—2004):濃度 1 000 mg·L-1，介質(zhì)溶液(1.0 mol·L-1HNO3)，國家標準物質(zhì)研究中心;錳標準溶液(GSB04—1736—2004):濃度 1 000 mg·L-1，介質(zhì)溶液(1.0 mol·L-1HNO3)，國家標準物質(zhì)研究中心;鐵標準溶液(GSB 04—1726—2004):濃度1 000 mg·L-1，介質(zhì)溶液(1.0 mol·L-1HNO3)，國家標準物質(zhì)研究中心.

實驗用水為自制雙蒸去離子水.

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品的處理

取汽油樣品2.0 mL于三角燒瓶中，向其中加入濃硫酸2.0 mL，將三角瓶置于電熱板上，將樣品碳化，然后向其中加入混合酸(HNO3和HClO4的體積比為4∶1)，消解碳化后的樣品，必要時補加一定量的混合酸至樣品為透明(無色或淺黃色)，冷卻至室溫后轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶中定容備用，同時做空白樣.

1.2.2 標準溶液的配制

鉛標準溶液系列:吸取10.0 mL鉛標準溶液，置于100 mL容量瓶中，用1.0 mol·L-1HNO3溶液稀釋至刻度，混勻，得100 mg·L-1鉛標準使用液.準確量取鉛標準使用液 0 mL、0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL，將其加入100 mL 容量瓶中，用1.0 mol·L-1HNO3溶液稀釋至刻度，混勻，配置成 0 mg·L-1、0.5 mg·L-1、1.0 mg·L-1、2.0 mg·L-1、4.0 mg·L-1鉛標準溶液系列，備用;

錳標準溶液系列:吸取10.0 mL錳標準溶液，置于100 mL容量瓶中，用1.0 mol·L-1HNO3溶液稀釋至刻度，混勻，得100 mg·L-1錳標準使用液.準確量取錳標準使用液0 mL、0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL，將其加入100 mL 容量瓶中，用1.0 mol·L-1HNO3溶液稀釋至刻度，混勻，配置成 0 mg·L-1、0.5 mg·L-1、1.0 mg·L-1、2.0 mg·L-1、4.0 mg·L-1錳標準溶液系列，備用;

鐵標準溶液系列:吸取10.0 mL鐵標準溶液，置于100 mL容量瓶中，用1.0 mol·L-1HNO3溶液稀釋至刻度，混勻，得100 mg·L-1鐵標準使用液.準確量取鐵標準使用液0 mL、0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL，將其加入100 mL 容量瓶中，用1.0 mol·L-1HNO3溶液稀釋至刻度，混勻，配置成 0 mg·L-1、0.5 mg·L-1、1.0 mg·L-1、2.0 mg·L-1、4.0 mg·L-1鐵標準溶液系列，備用.

1.2.3 樣品的測定

用配置好的鉛、錳、鐵標準溶液系列按照儀器測定條件測定，繪制相應(yīng)標準曲線，并在同一條件下測定樣品溶液中被測元素的吸光度，同時，采用標準方法對樣品進行測定.

2 結(jié)果與討論

2.1 鉛、錳和鐵的標準曲線和檢出限

在儀器測定條件下，按照實驗方法分別測定不同濃度鉛、錳及鐵標準溶液的吸光度，根據(jù)測得吸光度繪制相應(yīng)的鉛、錳及鐵標準工作曲線，見圖1.由圖1可知，鉛、錳和鐵標準溶液的質(zhì)量濃度在0～4 mg·L-1范圍內(nèi)均呈線性關(guān)系，鉛的線性回歸方程為A1=0.004 32 C1+0.000 27，相關(guān)系數(shù)R2為 0.999 9;錳的線性回歸方程為 A2=0.033 86 C2+0.000 13，相關(guān)系數(shù)R2為0.999 4;鐵的線性回歸方程為A3=0.016 34 C3+0.003 2，相關(guān)系數(shù)R2為0.999 7，線性關(guān)系良好.平行測定鉛、錳及鐵空白樣溶液各11次，得到鉛、錳及鐵的檢出限分別為:0.023 mg·L-1、0.068 mg·L-1和0.012 mg·L-1，均遠低于國標中的定量下限:2.5 mg·L-1、0.25 mg·L-1和 2.0 mg·L-1.

圖1 鉛、錳和鐵標準工作曲線Fig.1 The standard curve of lead，manganese and iron

2.2 測試方法的精密度與準確度

2.2.1 重復性實驗

為了驗證本實驗樣品處理及測定方法的精密度，在儀器測定條件下，按照實驗方法取市售汽油樣品1#，測定其中鉛、錳及鐵的含量，測定次數(shù)為11次，所得結(jié)果見表1.

由表1可以看出，在實驗方法下，汽油樣品1#測定11次，鉛、錳及鐵的平均誤差分別為:0.012 4、0.010 1 和0.014 7，均低于0.02;相對標準偏差分別為:0.013 9、0.011 0和0.018 2，均低于0.02.以上表明本實驗所采用的方法平均誤差和相對標準偏差均很低，具有較好的精密度.

2.2.2 樣品的加標回收率

為了驗證本實驗樣品處理及測定方法的準確度，在儀器測定條件下，按照實驗方法取市售汽油樣品1#，文獻［6］的方法進行了鉛、錳及鐵的加標回收實驗，結(jié)果見表2.

由表2可知，實驗得到鉛、錳及鐵的加標回收率分別為:鉛92.5% ～98.1%，錳95.6% ～106.2%，鐵96.8% ～107.1%.以上表明本實驗方法回收率高，具有較好的準確度.

表1 重復性實驗結(jié)果Tab.1 The repetitive experimental results

表2 加標回收實驗結(jié)果Tab.2 Theaddition recovery experimental results

2.3 樣品的測定

按照實驗部分1.2中的實驗方法，取市場上汽油樣品 5 種，標為 1#，2#，3#，4#，5#，分別采用本文方法和國標方法對樣品中的鉛、錳及鐵的含量進行測定，結(jié)果見表3.

由表3可知，采用本實驗方法測定的汽油中鉛、錳及鐵的含量與相應(yīng)國標方法間的相對誤差分別為:鉛0.98% ～2.46%，錳1.55% ～3.40%，鐵1.40% ～3.12%，這表明本實驗方法可靠.

3 結(jié)論

筆者采用原子吸收法測定汽油中的鉛、錳和鐵，以消解的方式對樣品進行預(yù)處理，該方法簡便、快捷，克服了國標方法繁瑣、耗時、預(yù)處理試劑不易購得的缺陷.在質(zhì)量濃度范圍為0～4 mg·L-1，鉛、錳和鐵標準溶液均呈良好的線性關(guān)系，鉛、錳和鐵的檢出限分別為:0.023 mg·L-1、0.068 mg·L-1和 0.012 mg·L-1，均遠低于國家標準中的定量下限.重復性實驗得到方法的平均誤差和相對標準偏差均很低，方法的精密度好;樣品加標回收實驗的回收率高，方法準確度高.采用筆者方法和國標方法對5種市售汽油中鉛、錳和鐵進行了測定，方法間的相對誤差均在3.5%以內(nèi)，方法可靠.本方法適合于汽油中的鉛、錳、鐵的快速測定.

表3 汽油樣品測定結(jié)果Tab.3 The sample determine result of motor gasoline

［1］倪蓓，龍軍，付興國，等.GB 17930—2011.汽油［S］.北京:中國標準出版社，2011.

［2］徐延康.GB 8020—87汽油鉛含量測定方法(原子吸收光譜法)［S］.北京:中國標準出版社，1987.

［3］何京.SH/T 0711—2002汽油中錳含量測定方法(原子吸收光譜法)［S］.北京:國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會，2002.

［4］何京，王霞.SH/T 0712—2002汽油中鐵含量測定方法(原子吸收光譜法)［S］.北京:國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會，2011.

［5］陳信悅，吳建國，孫延偉，等.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定汽油中鉛、錳、鐵和磷［J］.光譜實驗室，2009，26(5):1109-1113.

［6］穆家鵬.原子吸收分析方法手冊［M］.北京:原子能出版社，1989:241.