微波消解原子吸收光譜法測(cè)定腐植酸中鉀的方法研究

滕奇君（新疆天業(yè)天辰化工質(zhì)量部， 新疆 石河子 832000）

微波消解原子吸收光譜法測(cè)定腐植酸中鉀的方法研究

滕奇君（新疆天業(yè)天辰化工質(zhì)量部， 新疆 石河子 832000）

通過(guò)比較微波消解火焰原子吸收光譜法測(cè)定腐植酸中鉀含量時(shí)具有測(cè)定結(jié)果可靠，簡(jiǎn)便，消耗試樣少。本法比電熱板消解法具有更好的一致性、準(zhǔn)確性和精密性。具有很高的靈敏度和準(zhǔn)確度，并且分析樣品范圍廣，選擇性強(qiáng)，是最簡(jiǎn)便、最適用的分析方法。

微波消解；腐植酸；原子吸收；鉀

前言

腐植酸是一種無(wú)定型的、多種高分子物質(zhì)的混合物，由于腐植酸結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使其具有極為特殊的物理、化學(xué)性質(zhì)和生物活性，因而在醫(yī)藥、工農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域都有廣泛的用途[1-2]。

腐植酸中鉀的測(cè)定有重量法、容量法、火焰光度法、電導(dǎo)滴定法、離子選擇電極法等。在腐植酸產(chǎn)品中最常用的是重量法，此法準(zhǔn)確度較高，也是復(fù)混肥國(guó)際中鉀含量測(cè)定的仲裁法，它的缺點(diǎn)是比較費(fèi)時(shí)。火焰光度法快速、靈敏度高，但鉀含量高時(shí)，因稀釋倍數(shù)大而產(chǎn)生較大誤差。離子選擇性電極法也具有方便、快速的特點(diǎn)，但NH4+嚴(yán)重干擾，需采取措施消除干擾，另外它的線性范圍也不是很寬，實(shí)際生產(chǎn)中采用不多[3-4]。

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)火焰原子吸收光譜法測(cè)定腐植酸中鉀的含量，原子吸收光譜法的產(chǎn)生：當(dāng)適當(dāng)波長(zhǎng)的光輻射通過(guò)含有基態(tài)原子的蒸汽時(shí)，其中某些波長(zhǎng)的光可以使基態(tài)原子激發(fā)而本身被吸收，從而產(chǎn)生原子光譜。由于每種原子只能激發(fā)到它特定的激發(fā)態(tài)，所以每種原子所能吸收的光量子的能量是不同的，即被吸收的光輻射的波長(zhǎng)不同，只有波長(zhǎng)同激發(fā)態(tài)相對(duì)應(yīng)的光量子被吸收。

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)濕法消解和微波消解兩種前處理方法進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)火焰原子吸收光譜法測(cè)定腐植酸中鉀的含量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 復(fù)混肥腐植酸

1.1.2 試劑

①濃鹽酸

②濃硝酸

③（1+5）鹽酸：1體積濃鹽酸加5體積水

④1mg/L鉀標(biāo)準(zhǔn)母液

⑤（1+1）硝酸:1體積濃硝酸加1體積水

1.1.3 主要儀器

原子吸收儀（PE AAnalyst 800）

微波消解爐（CEM-MARS 437-8500傳感器）

鉀空心陰極燈（PE AAnalyst 800）

電熱板

微量進(jìn)樣器（島津配套）

微波消解罐（CEM-MARS配套 ）

實(shí)驗(yàn)常用玻璃器皿

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 電熱板消解法測(cè)定試樣中鉀的實(shí)驗(yàn)

(1)試樣前處理

稱取試樣腐植酸各1.0000g（精確至0.0001g）, 并不加試樣做空白處理，置于250mL的燒杯中，加入30mL鹽酸和10mL硝酸，蓋上表面皿，放在電熱板上煮沸30分鐘后，移開表面皿，徐徐蒸發(fā)干涸，再加入5ml鹽酸，再次蒸發(fā)干涸，再加入（1+5）的鹽酸溶液50mL，加熱煮沸5分鐘。冷卻后定量轉(zhuǎn)移到250mL容量瓶，用蒸餾水定容至刻度，搖勻，干過(guò)濾至塑料瓶中，供測(cè)鉀用[5]。

(2)腐植酸標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

取標(biāo)準(zhǔn)1 mg/mL鉀標(biāo)準(zhǔn)母溶液2mL，20ml（1+1）硝酸，至200mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度，配成10ug/ mL母液。分別用刻度管準(zhǔn)確移取1.00ml，2.00mL，5.00mL，10.00mL，15.00mL，20.00mL，25.00mL，10ug/mL的 鉀 母液至50ml容量瓶，并且各加入5mL（1+1）硝酸，定容至刻度，配成系列標(biāo)準(zhǔn)溶液（每1mL含K分別0.2ug,0.4ug,1.0ug，2.0ug，3.0ug，4.0ug，5.0ug）, 并不加母液做空白。分別在波長(zhǎng)為769.9nm和766.5nm下用原子吸收儀上用火焰原子化法測(cè)其吸光度，以吸光度(A)為縱坐標(biāo)，相應(yīng)濃度（C）為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。見圖1、圖2。

1.2.2 微波消解法測(cè)定試樣中鉀的實(shí)驗(yàn)

(1)實(shí)驗(yàn)前處理

稱取試樣腐植酸各0.2000g（精確至0.0001g）,置于微波消解罐中，分別加10 mL濃硝酸，在微波消解爐中進(jìn)行消解。消解程序: 功率：1600W,使用效率：100%，升溫時(shí)間：5min，梯度升溫：120℃（5min）、150℃（10min）、175℃（10min）、185℃（10min）。消解完全后，冷卻后定量轉(zhuǎn)移到50mL的容量瓶，用蒸餾水定容至刻度，搖勻，干過(guò)濾至塑料瓶中，供測(cè)鉀用。

(2)腐植酸標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

繪制方法同電熱板消解。

圖1 λ=769.9nm 相關(guān)系數(shù)R=0.999931

圖2 λ=766.5nm 相關(guān)系數(shù)R=0.999944

1.2.3 試樣測(cè)定

根據(jù)對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線，采用火焰原子吸收光譜法測(cè)定電熱板消解和微波消解制備的腐植酸溶液中鉀含量時(shí)操作條件控制如下:測(cè)定腐植酸波長(zhǎng)選擇766.5nm和769.9nm進(jìn)行對(duì)比，狹縫寬度取0.7mm;空氣流量為17.0 L/min時(shí)，乙炔流量應(yīng)在2.0L/min 。

2 計(jì)算結(jié)果與分析

2.1 腐植酸溶樣優(yōu)化選擇

表1 電熱板消解腐植酸測(cè)定鉀含量結(jié)果(λ=766.5nm)

表2 電熱板消解腐植酸測(cè)定鉀含量結(jié)果(λ=769.9nm)

表3 微波消解腐植酸測(cè)定鉀含量結(jié)果(λ=766.5nm)

表4 微波消解腐植酸測(cè)定鉀含量結(jié)果(λ=769.9nm)

從表1～表4數(shù)據(jù)可知:在波長(zhǎng)分別為769.9nm和766.5nm時(shí)，同一樣品在相同的條件下，用微波消解的腐植酸比電熱板消解的腐植酸所測(cè)定鉀的含量高，微波消解有較高的準(zhǔn)確度和精密度。同一樣品稱樣量相同的條件下，用微波消解的腐植酸和電熱板消解的腐植酸，在波長(zhǎng)分別為769.9nm和766.5nm時(shí)所測(cè)定測(cè)定鉀的含量大致相同。

2.2 回收率實(shí)驗(yàn)

回收實(shí)驗(yàn)是在測(cè)定試樣某組分含量（x1）的基礎(chǔ)上，加入已知量（標(biāo)準(zhǔn)樣值）的該組分(x2)，再次測(cè)定其組分含量(x3)。由回收實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)可以計(jì)算出回收率。

由回收率的高低來(lái)判斷有無(wú)系統(tǒng)誤差存在。對(duì)常量組分回收率要求高，一般為99%以上，對(duì)微量組分回收率要求在90%～110%，見表5、表6。

在狹縫寬度0.7mm;空氣流量17.0L/min，乙炔流量2.0L/min下。腐植酸在波長(zhǎng)為769.9nm和766.5nm測(cè)得回收率大致相同，都符合對(duì)微量組分回收率實(shí)驗(yàn)要求。

表5 微波消解腐植酸測(cè)定結(jié)果(λ=766.5nm)

表6 微波消解腐植酸測(cè)定結(jié)果(λ=769.9nm)

2.3 檢出限

連續(xù)測(cè)定20次空白溶液的吸光度，用空白平行測(cè)定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算求得檢出限。在波長(zhǎng)為769.9nm時(shí)，檢出限為0.039mg/L；在波長(zhǎng)為766.5nm時(shí)，檢出限為0.069mg/L。

3 討論

試樣分解效果與稱樣量，酸用量，加熱時(shí)間及功率的選擇，容器密閉程度的好壞直接有關(guān)。在實(shí)驗(yàn)之前，為取得準(zhǔn)確的結(jié)果數(shù)據(jù)，進(jìn)行了大量的預(yù)試驗(yàn)，以找到最佳的測(cè)定溶液稀釋度和標(biāo)準(zhǔn)曲線，提高回收率。

樣品消解效果不同：濕法消解后溶液有較多的沉淀且溶液渾濁；微波消解后溶液為黃色透明略有點(diǎn)細(xì)小雜質(zhì)。從數(shù)據(jù)比較來(lái)看樣品預(yù)處理影響分析結(jié)果的精密度、準(zhǔn)確度和速度。微波加熱直接通過(guò)樣品吸收能量來(lái)快速加熱,同時(shí)密閉增壓使樣品在高溫高壓下與酸更有效地接觸,不僅加快反應(yīng)速率,而且消解完全、徹底。同時(shí)由于試劑用量少,減少了污染,降低空白值,試驗(yàn)結(jié)果精密度好,準(zhǔn)確度較高。

微波消解的優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)溫度，壓力參數(shù)的控制可以保證消解的質(zhì)量，保證完全一致平行性和重復(fù)性；與加熱板消化相比效率提高4～8倍；揮發(fā)性元素不會(huì)損失；在許多消化程序中可避免氯酸的使用；由于在密閉條件下，可以消除環(huán)境等導(dǎo)致的污染[6-7]。

4 結(jié)論

微波爐聚四氟乙烯密閉容器及酸溶系統(tǒng)分解腐植酸試樣，用原子吸收光譜法測(cè)定鉀元素的含量。不但節(jié)省了大量時(shí)間，而且減少了試劑用量，降低了空白。剩余的HNO3按本法條件鉀元素測(cè)定亦無(wú)影響，本法比電熱板消解法具有更好的一致性、準(zhǔn)確性和精密性。

數(shù)據(jù)表明：微波消解火焰原子吸收光譜法在狹縫寬度0.7mm;空氣流量17.0 L/min，乙炔流量2.0L/min ，波長(zhǎng)為766.5nm測(cè)定腐植酸，測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度、精密度和靈敏度都非常滿意，并且在相同條件下所測(cè)的回收率都符合實(shí)驗(yàn)要求。堿金屬由于具有在火焰中易揮發(fā)[8]，采用原子吸收光譜法測(cè)定有較高的靈敏度、準(zhǔn)確度和一定的選擇性等優(yōu)點(diǎn)。

[1]Flag,W.Beutelspacher,H.Z.Pflanzenernahr.Dung. Bodenk.，1951;52,1 2.Visser,S.A.，J.Soil Science, 1964;15,202

[2]梁重山，劉叢強(qiáng)，黨志.現(xiàn)代分析技術(shù)在土壤腐殖質(zhì)研究中的應(yīng)用.土壤，2001,3:154-158.

[3]吳忠，陳國(guó)維，林哲生，等.腐植酸片中總酸性基、羧基和酚羥基的測(cè)定.廣東醫(yī)藥學(xué)院學(xué)報(bào)，1994,10(3):164-165.

[4]俞天智，滕秀蘭.兩種腐殖質(zhì)的熒光光譜研究.甘肅科學(xué)學(xué)報(bào)，1997,9(1):55-58.

[5]胡會(huì)明，楊月娥.腐植酸，1990，1：46.

[6]腐植酸類物質(zhì)及原料分析方法匯編.腐植酸，1995，4.

[7]Assmann S M.Signal transduction in guard cells[J].Annu Rev Cell Biol.,1993 ,9 :345-375.

滕奇君(1988-)，男，山東省平度人，助理工程師，學(xué)士學(xué)位，師從景偉文博士，研究方向：化工儀器分析與化工生產(chǎn)質(zhì)量分析方法的改進(jìn)。