原子熒光光譜法同時測定聚氯化鋁中的砷和汞

秦曉鵬 ，吳 鍇 ，陶福棠 ，李 凱

（1.東莞市華清凈水技術(shù)有限公司，廣東東莞 523210；2.太倉市新星輕工助劑廠；3.深圳市中潤水工業(yè)技術(shù)發(fā)展有限公司）

氫化物發(fā)生－原子熒光技術(shù)是近年來發(fā)展較快的一種新的分析技術(shù)，具有靈敏度高、干擾少、線性范圍寬、可多元素同時分析等特點［1］。關(guān)于砷、汞的原子熒光光譜法聯(lián)合測定已有報道，但未見在生活飲用水用聚氯化鋁中應(yīng)用。筆者用氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法對生活飲用水用聚氯化鋁中的砷和汞進行同時測定，結(jié)果令人滿意。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

儀器：AFS-2202E雙道原子熒光光度計。

試劑：1）砷標(biāo)準(zhǔn)使用液（0.1 μg/mL）。 吸取 5 mL質(zhì)量濃度為1 mg/mL的砷（國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院）標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于50 mL容量瓶中，用體積分?jǐn)?shù)為10%的鹽酸稀釋至刻度，混勻。再從中按10%逐級稀釋2次，此時溶液中砷質(zhì)量濃度為1.0 μg/mL。再吸取5 mL上述溶液置于50 mL容量瓶中，用體積分?jǐn)?shù)為10%的鹽酸稀釋至刻度，混勻，此溶液為砷標(biāo)準(zhǔn)使用液，質(zhì)量濃度為0.1 μg/mL。以上4種溶液保存于冰箱中。

2）汞標(biāo)準(zhǔn)使用液（0.1 μg/mL）。 吸取 5 mL 質(zhì)量濃度為1 mg/mL的汞（國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院）標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于50 mL容量瓶中，用體積分?jǐn)?shù)為5%的鹽酸、質(zhì)量濃度為0.5 g/L重鉻酸鉀稀釋至刻度，混勻。再按10%逐級稀釋2次，此時溶液中汞質(zhì)量濃度為1.0 μg/mL。再吸取5 mL上述溶液置于50 mL容量瓶中，用體積分?jǐn)?shù)為5%的鹽酸、質(zhì)量濃度為0.5 g/L重鉻酸鉀稀釋至刻度，混勻，此溶液為汞標(biāo)準(zhǔn)使用液，質(zhì)量濃度為0.1 μg/mL。以上4種溶液保存于冰箱中。

3）砷、汞混合標(biāo)準(zhǔn)系列。取100 mL容量瓶6個，依次加入 0.1 μg/mL 砷標(biāo)準(zhǔn)使用液 10.0、8.0、6.0、4.0、2.0、0.0 mL， 再依次加入 0.1 μg/mL 汞標(biāo)準(zhǔn)使用液 2.0、1.6、1.2、0.8、0.4、0.0 mL，各加入 10 mL 鹽酸、10 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硫脲溶液，加入高純水定容，混勻備測。添加標(biāo)液時從高濃度開始添加，可降低操作引起的誤差。標(biāo)準(zhǔn)溶液使用時現(xiàn)配。

4）氫氧化鉀溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%）。稱取2 g氫氧化鉀（優(yōu)級純），溶于1000 mL高純水中，混勻，若有沉淀，過濾后使用。

5）硼氫化鉀（KBH4）溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1.5%）。稱取15 g硼氫化鉀（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%，優(yōu)級純），溶于1000 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的氫氧化鉀溶液中，放置冰箱中可存放2～4 d。

6）硫脲溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%）。稱取10 g硫脲溶于100 mL容量瓶中，用高純水定容，放置冰箱中可存放7 d。

7）鹽酸（優(yōu)級純）、水為高純水（水質(zhì)電阻率5～10 MΩ·m）。

1.2 樣品預(yù)處理

稱取液體聚氯化鋁5.0 g、固體聚氯化鋁2.5 g，置于燒杯中，加入鹽酸（1+1）3 mL，加熱溶解樣品，冷卻后以水定容至100 mL，搖勻。從容量瓶中吸取5 mL溶液轉(zhuǎn)移至50 mL比色管中，加入5 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硫脲溶液、5 mL鹽酸，加高純水定容至50 mL，放置30 min后測定。同時做空白實驗。

在樣品預(yù)處理中，根據(jù)聚氯化鋁中砷和汞含量的高低，可以將稀釋倍數(shù)提高或降低，使測出結(jié)果在儀器測定范圍內(nèi)。

1.3 儀器工作條件

主要儀器參數(shù)：光電倍增管負(fù)高壓280 V；原子化器高8 mm；砷空心陰極燈電流50 mA；汞空心陰極燈電流25 mA；載氣流量400 mL/min；屏蔽氣流量900 mL/min；讀數(shù)時間 16.0 s；延遲時間 1.0 s。

1.4 樣品測定

開機后設(shè)定好儀器條件并預(yù)熱30 min，輸入必要參數(shù)，先測定標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后轉(zhuǎn)入樣品空白及樣品溶液的測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 KBH4濃度的影響

KBH4具有強還原性，選擇KBH4作為還原劑時KBH4的濃度對砷、汞的測定有影響。保持其他條件不變，在KBH4質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.0%、1.5%、2.0%、2.5%條件下測定砷、汞混合標(biāo)準(zhǔn)溶液最高點的熒光強度，結(jié)果見表1。表1結(jié)果表明，隨著KBH4質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大汞熒光強度逐漸減弱、砷熒光強度逐漸增強。這是因為，汞不形成氫化物，只是被還原成氣態(tài)的汞，若KBH4濃度過大，其產(chǎn)生過多的氫氣反而會稀釋汞的濃度。選擇KBH4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%時可同時滿足砷、汞的測定。

表1 KBH4質(zhì)量分?jǐn)?shù)對熒光強度的影響

2.2 氫氧化鉀濃度的影響

為保持硼氫化鉀溶液的穩(wěn)定性，可在溶液中加入氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液。以氫氧化鉀溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.2%、0.5%、0.8%時測試標(biāo)準(zhǔn)溶液最高點的熒光強度，結(jié)果見表2。由表2可以看出，隨著氫氧化鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大砷、汞的熒光強度降低。這是因為，氫氧化鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大降低了反應(yīng)的酸度，使硼氫化鉀的穩(wěn)定性降低。因此選擇氫氧化鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%。

表2 氫氧化鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)對熒光強度的影響

2.3 酸及酸度的選擇

根據(jù)相關(guān)資料選用鹽酸作介質(zhì)，因為硝酸有負(fù)干擾作用，有可能被樣品機體還原成亞硝酸根，降低預(yù)還原劑的作用［2-3］。試驗表明，在鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～10%時砷、汞的熒光強度隨鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而不斷增加，在鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時達(dá)到最大，但隨著鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的繼續(xù)增加汞的熒光強度有所下降。故選擇鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。

2.4 載氣和屏蔽氣的影響

載氣流量對測定砷、汞的熒光強度存在一定的影響。載氣是將生成的氫化物帶入原子化器室進行原子化。為保證砷或汞的氫化物有足夠的停留時間，載氣流量要適當(dāng)。為選擇最佳載氣流量，實驗保持其他條件不變，改變載氣流量，測定相應(yīng)的熒光強度，結(jié)果見表3。表3結(jié)果表明，隨著載氣流量的不斷增大，砷、汞的熒光強度不斷降低。這是因為，過高的載氣流量稀釋了氫化物濃度，并使其在光路上的停留時間縮短［4］。當(dāng)載氣流量為300 mL/min時工作曲線不穩(wěn)定，因此選擇載氣流量為400 mL/min。屏蔽氣可防止外界空氣進入原子化器，實驗發(fā)現(xiàn)屏蔽氣流量對熒光強度影響不大，故實驗選擇屏蔽氣流量為900 mL/min。

表3 載氣流量對熒光強度的影響

2.5 預(yù)還原劑的選擇

據(jù)文獻(xiàn)資料，溶液中加入硫脲能使5價砷還原為3價砷，且硫脲對其他金屬離子有掩蔽作用，能降低金屬離子和硝酸根的干擾［5］。實驗可采用硫脲、硫脲-抗壞血酸作為預(yù)還原劑。通過實驗發(fā)現(xiàn)，單獨選用硫脲與選用硫脲-抗壞血酸作預(yù)還原劑對測定液體聚氯化鋁和固體聚氯化鋁有同等的效果。實驗選用硫脲作為預(yù)還原劑，硫脲質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。

2.6 工作曲線、檢出限、精密度

在儀器工作條件下，測定砷、汞系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的熒光強度，按測試方法平行進行11次空白試驗，以3倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差除以工作曲線的斜率求得砷、汞的檢出限，連續(xù)測定 10 μg/L砷、2 μg/L汞標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的熒光強度，得出其精密度，結(jié)果見表4。

表4 工作曲線、檢出限、精密度

2.7 回收率

向4個聚氯化鋁樣品中加入砷、汞的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，樣品分析結(jié)果及回收率見表5。

表5 樣品分析結(jié)果及回收率

3 結(jié)論

用氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法同時測定聚氯化鋁中的砷、汞。該方法與原子吸收分光光度法相比其靈敏度高、檢出限低，樣品處理簡單、可減少工作量、提高工作效率，儀器造價低。

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