空氣-乙炔火焰原子吸收法測鉻時(shí)的干擾及消除

王妃，湯德能，王德淑

(銅陵市環(huán)境監(jiān)測中心站，安徽 銅陵 244000)

空氣-乙炔火焰原子吸收法測鉻時(shí)的干擾及消除

王妃，湯德能，王德淑

(銅陵市環(huán)境監(jiān)測中心站，安徽 銅陵 244000)

對(duì)空氣-乙炔火焰原子吸收法測鉻(Cr)時(shí)共存元素對(duì)其測定結(jié)果的干擾進(jìn)行研究。結(jié)果表明，當(dāng)ρ(共存元素)/ρ(Cr)<100時(shí)，Mg、Co、Al、V、Ni、Fe、Na、Ca對(duì)Cr測定有影響，而K、Mn、Zn、Mo、Pb、Si、Cu均不影響Cr的測定；當(dāng)ρ(共存元素)/ρ(Cr)為10和30時(shí)，加入1% HNO3和2% NH4Cl可消除干擾；當(dāng)ρ(共存元素)/ρ(Cr)>30時(shí)，加入5% HCl和超過1%的NH4Cl可消除干擾；5% HCl作為介質(zhì)消除Cr測定干擾的效果要優(yōu)于1% HNO3介質(zhì)。

空氣-乙炔火焰；原子吸收；鉻；干擾；消除

鉻(Cr)作為我國“十二五”期間重點(diǎn)防治的重金屬污染物之一，在環(huán)境和生物體中具有富集作用，且在環(huán)境中很難降解[1-2]。國際標(biāo)準(zhǔn)[3]以及一些歐洲國家標(biāo)準(zhǔn)[4]用笑氣-乙炔火焰原子吸收法測定水體中Cr，但是笑氣價(jià)格昂貴，運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用不便，對(duì)操作者要求高，需要使用專用的燃燒頭，所以工作中常用空氣-乙炔火焰原子吸收法測定Cr，我國的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)[5-6]主要使用的也是空氣-乙炔火焰法，但此法測Cr時(shí)靈敏度低、共存元素干擾嚴(yán)重。對(duì)于如何消除共存元素對(duì)Cr測定的干擾已有研究進(jìn)行了探討。李瑜華等[7]用2% NH4Cl或2% KHSO4消除Co、Fe的干擾；薛福連[8]用1% Na2SO4消除Fe、Ni的干擾；董素芳[9]則采用貧燃性火焰，外加2% NH4Cl來消除Fe、Ni的干擾；我國的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)方法[6]指出Fe、Co、Ni、V、Al、Pb、Mg影響Cr測定，可以加 0.4% NH4Cl消除干擾。

通過對(duì)前人工作的總結(jié)分析，發(fā)現(xiàn)不同作者由于使用的儀器、實(shí)驗(yàn)條件等的不同，得出的有關(guān)Cr測定干擾的結(jié)論不盡一致?，F(xiàn)就環(huán)境監(jiān)測分析中常見的共存元素Fe、Co、Ni、V、Al、Pb、Mg、K、Na、Ca、Mn、Zn、Mo、Cu、Si對(duì)空氣-乙炔火焰原子吸收法測Cr時(shí)的干擾情況及消除方法進(jìn)行研究，以期更準(zhǔn)確地測定Cr。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

AA800型原子吸收分光光度計(jì)(美國PE公司)，Cr空心陰極燈(北京有色金屬研究總院)，Cr、Fe、Co、Ni、V、Al、Pb、Mg、K、Na、Ca、Mn、Zn、Mo、Cu、Si標(biāo)準(zhǔn)溶液(1 000 mg/L，國家有色金屬及電子材料分析測試中心)，NH4Cl(分析純，合肥市永青醫(yī)藥化工廠)，HNO3、HCl(優(yōu)級(jí)純，南京化學(xué)試劑有限公司)，去離子水(電阻率18.2 MΩ·cm)。

1.2 分析條件

設(shè)定燈電流為10 mA，波長為357.9 nm，狹縫寬度為0.7 nm，燃燒頭為垂直172.13 mm、水平211.91 mm位置時(shí)，Cr的吸光值最大。

2 結(jié)果與討論

2.1 乙炔流量選擇

固定空氣流量為17.0 L/min，調(diào)節(jié)乙炔流量，考察空氣-乙炔流量比例變化對(duì)Cr測定的影響。結(jié)果顯示，隨著乙炔流量的提高，Cr的吸光度變大，但是火焰穩(wěn)定性降低，綜合考慮，選用空氣流量為17.0 L/min，乙炔流量為3.2 L/min。

2.2 共存元素對(duì)Cr測定的干擾

配制不同ρ(共存元素)/ρ(Cr)的雙元素標(biāo)準(zhǔn)溶液[其中ρ(Cr)=1 mg/L]，測定各雙元素標(biāo)準(zhǔn)溶液中的ρ(Cr)，并將ρ(Cr)的測定值與配制值進(jìn)行比較，計(jì)算相對(duì)誤差，結(jié)果見圖1(a)(b)(c)(d)。

當(dāng)ρ(Cr)測定值與配制值相對(duì)誤差>±10%時(shí)，認(rèn)為共存元素對(duì)Cr測定有干擾，且相對(duì)誤差越大，表明干擾越嚴(yán)重。由圖1可知：(1)當(dāng)Mg、Co、Al、V、Ni的質(zhì)量濃度與ρ(Cr)的比值為10～100時(shí)，均對(duì)Cr的測定產(chǎn)生干擾，比值越大，干擾越嚴(yán)重，Cr的測定誤差越大；(2)Fe對(duì)Cr測定的影響隨著ρ(Fe)/ρ(Cr)比值的增加先減小后增大，與趙志勇等[10]人的研究結(jié)果一致；(3)Na、Ca的質(zhì)量濃度與ρ(Cr)的比值在70以下時(shí)對(duì)Cr測定影響不大，可以忽略干擾，但是當(dāng)Na、Ca的質(zhì)量濃度與ρ(Cr)比值達(dá)到100時(shí)，Na、Ca的存在使得Cr的測定值偏低；(4)K、Mn、Zn、Mo、Pb、Si、Cu的質(zhì)量濃度與ρ(Cr)的比值在100以下時(shí)，對(duì)Cr的測定基本無干擾。

2.3 干擾的消除

目前消除共存元素對(duì)Cr測定的干擾主要有2種方式：提高空氣/乙炔比例和加入干擾抑制劑。董素芳[9]在測Cr時(shí)增加空氣流量，采用氧化性火焰，發(fā)現(xiàn)共存元素Fe、Ni對(duì)Cr的干擾效應(yīng)小了。該研究在空氣流量17.0 L/min，乙炔流量2.8 L/min時(shí)測定Cr、Co雙元素混合液中的Cr，發(fā)現(xiàn)與乙炔流量3.2 L/min時(shí)相比，在乙炔為流量2.8 L/min時(shí)，Co對(duì)Cr的干擾效應(yīng)變小(圖2)。與前人研究一致，但是方法的靈敏度低了，不利于低含量Cr的測定。

圖1 共存元素對(duì)Cr測定的干擾

1：空氣流量17.0 L/min，乙炔流量3.2 L/min；2：空氣流量17.0 L/min，乙炔流量2.8 L/min圖2 不同條件下Co對(duì)Cr的干擾

文獻(xiàn)[11-12]表明，在5% HCl介質(zhì)中，Cr吸光度最高；柳培文等[13]提出可以在同一消解樣品中測定Cu、Pb、Zn、Cd、Cr，避免樣品的2次消解，而Cu、Pb、Zn、Cd一般在HNO3介質(zhì)中測定。現(xiàn)以5% HCl和1% HNO3為介質(zhì)，以NH4Cl為干擾抑制劑，以對(duì)Cr測定有影響的元素Fe、Co、Ni、V、Al、Mg、Na、Ca為干擾因子，進(jìn)行Cr測定干擾消除研究。具體方法為：在7種不同介質(zhì)中，配制Fe、Co、Ni、V、Al、Mg、Na、Ca和Cr的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，測定各個(gè)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中ρ(Cr)，并與Cr的配制質(zhì)量濃度比較，計(jì)算相對(duì)誤差，結(jié)果見表1。

表1 消除干擾效果比較

由表1可見，(1)當(dāng)ρ(共存元素)/ρ(Cr)為10和30時(shí)，在1% HNO3介質(zhì)中，加入2% NH4Cl干擾抑制劑，ρ(Cr)測定值與配制值的相對(duì)誤差在-10%～10%之間，可以消除干擾；當(dāng)ρ(共存元素)/ρ(Cr)=100時(shí)，1% HNO3+2% NH4Cl無法消除干擾，繼續(xù)增加NH4Cl質(zhì)量分?jǐn)?shù)至4%，也不能消除共存元素對(duì)Cr的影響；(2)在5% HCl介質(zhì)中，當(dāng)ρ(共存元素)/ρ(Cr)=100時(shí)，0.4% NH4Cl不能完全消除干擾，但是當(dāng)NH4Cl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%和2%時(shí)，干擾基本上完全消除；(3)相對(duì)于HNO3介質(zhì)，在HCl介質(zhì)中，NH4Cl消除干擾的效果更明顯，可能是由于HCl能增加火焰中氯離子濃度，使Cr生成易于揮發(fā)和原子化的氯化物[12]。

3 結(jié)語

(1)使用空氣-乙炔火焰原子吸收法測Cr時(shí)，當(dāng)Mg、Co、Al、V、Ni、Fe的質(zhì)量濃度與ρ(Cr)的比值為10～100時(shí)均影響Cr的測定，而Na、Ca的質(zhì)量濃度與ρ(Cr)的比值達(dá)到100時(shí)才對(duì)Cr測定有影響，K、Mn、Zn、Mo、Pb、Si、Cu的質(zhì)量濃度與ρ(Cr)的比值為10～100時(shí)均不影響Cr的測定。

(2)共存元素Fe、Co、Ni、V、Al、Mg、Na、Ca的質(zhì)量濃度與ρ(Cr)的比值為10和30時(shí)，可以在1% HNO3+2% NH4Cl中測定Cr；ρ(共存元素)/ρ(Cr)>30時(shí)，需要在5% HCl+1% NH4Cl或5% HCl+2% NH4Cl中測Cr。

(3)相比1% HNO3介質(zhì)，在5% HCl介質(zhì)中加入干擾抑制劑NH4Cl能更好地消除共存元素對(duì)Cr測定的干擾。

[1] 孫立巖，姚志鵬，薛荔棟，等. 淺談地表水重金屬污染監(jiān)測現(xiàn)狀及對(duì)策[J]. 環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2012，4(6)： 29-31，45.

[2] 王兆群，楊廣利，林芳. 洪澤湖溧河洼水生植物體內(nèi)重金屬調(diào)查[J]. 環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2013，5(1)：47-49.

[3] Technical Committee ISO/TC 147.ISO 9174-1998 Water quality-determination of chromium-atomic absorption spectrometric methods[S]. Switzerland： International Organization for Standardization，1998.

[4] Technical Committee CEN/TC 230.BS EN 1233-1997 Water quality-determination of chromium-atomic absorption spectrometric methods[S]. London： British Standards Institution，1997.

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[6] 王心芳. 水和廢水監(jiān)測分析方法[M]. 4版增補(bǔ)版. 北京： 中國環(huán)境科學(xué)出版社，2014.

[7] 李瑜華，莫?jiǎng)兮x. 空氣-乙炔火焰原子吸收測定鉻時(shí)與濃度有關(guān)的化學(xué)干擾的研究——I、鐵、鈷對(duì)鉻的干擾[J]. 分析測試通報(bào)，1991，10(1)： 32-35.

[8] 薛福連. 火焰原子吸收光譜法測定合金結(jié)構(gòu)鋼中鉻、錳[J]. 四川有色金屬，2010(3)： 50-51.

[9] 董素芳. 火焰原子吸收光譜法連續(xù)測定無機(jī)化工顏料中的鉻錳鐵鈷鎳[J]. 山東陶瓷，2005，28(3)： 44-46.

[10] 趙志勇，郭繼光. 火焰原子吸收光譜法測定D6AC鋼中鉻[J]. 吉林冶金，1995(1)： 26-28，36.

[11] 肖雯. 火焰原子吸收法測定工業(yè)廢水中的總鉻含量[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2013(15)： 46，56.

[12] 姜秋俚，孫鐵珩，張見昕，等. 火焰原子吸收法測定水中的總鉻[J]. 環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2011，37(6)： 94-97.

[13] 柳培文，王玉萍. 火焰原子吸收法測定底質(zhì)中總銅、鉛、鋅、鎘、鉻的探討[J]. 化工環(huán)保，1997，17(5)： 295-298.

Elimination of Interferences from the Determination of Chromium with Air-Acetylene Flame Atomic Absorption Spectrometry

WANG Fei，TANG De-neng，WANG De-shu

(TonglingEnvironmentalMonitoringCentralStation，Tongling，Anhui244000，China)

Interference of concomitant elements from the determination of chromium with air-acetylene flame atomic absorption spectrometry was investigated. The results showed that the measurement of chromium (Cr) was affected when the mass concentration ratio of Mg，Co，Al，V，Ni，F(xiàn)e，Na，or Ca with respective to Cr was below 100. There was no interference when K，Mn，Zn，Mo，Pb，Si，and Cu were present. When the mass concentration ratios of concomitant elements with respect to Cr were between 10 and 30，the interference could be eliminated by the addition of a mixed solution containing 1% HNO3and 2% NH4Cl. When the mass concentration ratios exceeded 30，a solution containing 5% HCl and more than 1% NH4Cl could eliminate the interference. The use of 5% HCl served as a better media than 1% HNO3in eliminating the inferences from the measurement of the Cr.

Air-acetylene flame； Atomic absorption spectrometry； Chromium； Interference； Elimination

2015-08-15；

2015-09-08

王妃(1987—)，女，碩士，助理工程師，主要從事環(huán)境重金屬研究。

O657.31

B

1674-6732(2016)01-0038-03