原子熒光法測定工業(yè)廢水中的砷

蘇 飛，陳偉宏，黃愛榮

（廣西柳州鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心，廣西 柳州 545002）

原子熒光法測定工業(yè)廢水中的砷

蘇 飛，陳偉宏，黃愛榮

（廣西柳州鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心，廣西 柳州 545002）

摘 要：蒸汽發(fā)生-原子熒光光譜法是將蒸汽發(fā)生技術(shù)與無色散原子熒光光譜檢測系統(tǒng)完美結(jié)合而發(fā)展起來的一項(xiàng)新的聯(lián)用分析技術(shù)。當(dāng)采用合適的還原劑如KBH4和NaBH4發(fā)生反應(yīng)時，砷、銻、鉍、硒、碲、鉛、錫、鍺等可形成氣態(tài)氫化物。該方法具有靈敏度高、可使待測元素與大多數(shù)的集體元素分離、干擾少、線性范圍寬、重現(xiàn)性好、可多元素同時分析等特點(diǎn)，是一種優(yōu)良的痕量分析技術(shù)。本文對原子熒光法測定工業(yè)廢水中砷的影響因素進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：原子熒光分光光度法；工業(yè)廢水；砷

隨著砷在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，進(jìn)入廢水中的砷含量相當(dāng)大。砷通過呼吸道、消化道和皮膚接觸進(jìn)入人體，對人的心肺、呼吸、神經(jīng)、生殖、造血、免疫系統(tǒng)都有不同程度的損傷作用。砷還有致癌作用，可引起皮膚癌。砷的測定成為環(huán)境監(jiān)測的重點(diǎn)項(xiàng)目。目前測定水中砷常用的方法有乙氨基硫代甲酸銀分光光度法和氫化物原子熒光光度法。分光法操作流程復(fù)雜，反應(yīng)時間長。原子熒光技術(shù)是近十幾年發(fā)展較快的分析技術(shù)。

本文采用AF610E原子熒光光度計(jì)測定工業(yè)廢水中的砷，選擇最佳儀器條件，對方法檢出限、線性范圍、精密度等進(jìn)行研究。結(jié)果表明，原子熒光法操作簡便，靈敏度高，干擾少，線性范圍寬，操作便捷，適用于工業(yè)廢水中砷的測定。

1 方法原理

在鹽酸介質(zhì)中，以硼氫化鉀作還原劑，生成砷化氫。以氬氣作為載氣將砷化氫導(dǎo)入石英爐原子化器進(jìn)行原子化，以砷空心陰極燈作為激發(fā)光源，使砷原子受光輻射激發(fā)產(chǎn)生電子躍遷，當(dāng)激發(fā)態(tài)的電子返回基態(tài)或較低能態(tài)時即發(fā)出熒光，砷濃度在一定范圍內(nèi)與熒光強(qiáng)度成正比。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器和試劑

2.1.1 主要儀器

AF-610E原子熒光光譜儀，高性能空心陰極砷燈。

2.1.2 試劑

硝酸-高氯酸混合酸:等體積硝酸和高氯酸混合配置，臨用現(xiàn)配。

1%硼氫化鉀溶液（W/V）:取2g氫氧化鉀溶于200mL去離子水中，加入10g硼氫化鉀溶解，用去離子水稀釋至1000mL，臨用現(xiàn)配。

硫脲-抗壞血酸混合溶液（50g·L-1）:稱取10g硫脲和10g抗壞血酸溶于200mL去離子水中，臨用現(xiàn)配。

載流液（5%鹽酸溶液）:取50mL鹽酸加入950mL去離子水中搖勻。

砷標(biāo)準(zhǔn)儲備液（1000mg·L-1）:購于國家環(huán)境保護(hù)總局標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所。

氬氣:純度大于99.999%。

10mg·L-1砷標(biāo)準(zhǔn)中間液:取10mL砷標(biāo)準(zhǔn)儲備液于1000mL容量瓶中，加入100mL鹽酸，用水稀釋至標(biāo)線，混勻。

100μg·L-1砷標(biāo)準(zhǔn)使用液:取1mL砷標(biāo)準(zhǔn)中間液于100mL容量瓶中，加入20mL鹽酸，用水稀釋至標(biāo)線，混勻。

本方法所用試劑均為優(yōu)級純，實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。

2.2 儀器工作條件

通過條件試驗(yàn)，確定了最佳儀器測試條件如表1所示。在該條件下，儀器可以得到較高的信噪比及穩(wěn)定性，并且測得的結(jié)果相對偏差較小。

表1 儀器工作條件

2.3 試樣消解

量取50mL樣品于150mL錐形瓶中，加入5mL硝酸-高氯酸混合酸，于電熱板上加熱至白煙，冷卻。再加入5mL鹽酸溶液，加熱至黃褐色煙冒盡，冷卻后移入50mL容量瓶中，加水稀釋定容，混勻待測。

2.4 工作曲線

移取砷標(biāo)準(zhǔn)使用液分別配置成以下濃度: 0μg·L-1、0.5μg·L-1、1.0μg·L-1、2.0μg·L-1、4.0μg·L-1、8.0μg·L-1。分別加入10mL鹽酸、10mL硫脲-抗壞血酸溶液，室溫放置30min（室溫低于15℃時，置于30℃水浴中保溫30min），用水稀釋定容，混勻。

3 結(jié)果與討論

3.1 線性范圍

在最佳條件下測得砷的相關(guān)系數(shù)R=0.9997，結(jié)果見表2。

表2 最佳條件下砷的線性回歸方程

3.2 檢出限

按照儀器設(shè)定的測定檢出限程序，連續(xù)測定空白溶液11次，根據(jù)計(jì)算得出所用儀器最低檢出限為0.0124μg·L-1。

3.3 精密度

按照儀器工作條件并調(diào)節(jié)儀器至最佳狀態(tài)，對砷含量為4.0μg·L-1的樣品進(jìn)行11次重復(fù)進(jìn)樣測試，計(jì)算出相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.20%，精密度較好。

3.4 硼氫化鉀濃度對測定的影響

硼氫化鉀的濃度影響氫化物的生活過程和氬氫焰。改變硼氫化鉀溶液的濃度，測定相應(yīng)的熒光強(qiáng)度。硼氫化鉀用量不足，則氫化反應(yīng)不完全，靈敏度低。用量過大時，產(chǎn)生大量氫氣，稀釋原子蒸氣，同樣導(dǎo)致靈敏度下降。通過標(biāo)準(zhǔn)溶液，對0.5%、1%、2%、3%的硼氫化鉀溶液進(jìn)行反應(yīng)，結(jié)果如表3所示。選用濃度1%硼氫化鉀溶液作還原劑最合適，可獲得良好的重現(xiàn)性和熒光值強(qiáng)度。

表3 硼氫化鉀濃度對測定的影響

3.5 載流液酸度的選擇

氫化物反應(yīng)必須在酸性介質(zhì)中進(jìn)行。相同的酸在不同的體積分?jǐn)?shù)下，熒光信號強(qiáng)度差異較大，適當(dāng)?shù)捏w積分?jǐn)?shù)的鹽酸，可以增強(qiáng)熒光信號強(qiáng)度，并在一定程度上消除其他金屬離子的干擾。利用已經(jīng)確定的硼氫化鉀的最佳濃度，分別選用2%、5%、8%、10%的鹽酸載流液進(jìn)行熒光強(qiáng)度的測定，結(jié)果見表4。選用鹽酸濃度為5%的載流液時，測得的砷熒光強(qiáng)度值較大且穩(wěn)定。

表4 載流液酸度對測定的影響

3.6 載氣流量的選擇

在原子熒光法技術(shù)中，氫氣由載氣導(dǎo)入原子化器形成氬氫焰，因此在適宜的硼氫化鉀濃度條件下，載氣流量對火焰穩(wěn)定性有較大影響。一般的火焰法載氣流量為700～1000mL·L-1。如果載氣流量太小則火焰太小且不穩(wěn)定，導(dǎo)致測定重現(xiàn)性較差；流量太大則火焰變細(xì)，被測元素原子密度被沖稀，致使靈敏度下降。以標(biāo)準(zhǔn)溶液測定，實(shí)驗(yàn)考察了載氣流量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，結(jié)果如表5所示。當(dāng)測量砷的載氣流量為700mL·min-1時，熒光強(qiáng)度積分值大且穩(wěn)定。

表5 載氣流量對測定的影響

3.7 樣品測定

取3處不同地方水樣，以上述條件進(jìn)行測試，并進(jìn)行加標(biāo)回收測試以測其準(zhǔn)確度，結(jié)果見表6，回收率滿足要求。

表6 加標(biāo)回收率測定

4 結(jié)論

采用氫化物-原子熒光光譜法測定工業(yè)廢水中的砷，在最適宜條件下，具有靈敏度好、準(zhǔn)確度高、精密度高，操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，相關(guān)系數(shù)R=0.9997，能滿足工業(yè)廢水中砷的測定要求。

參考文獻(xiàn)：

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［6]宋德東，劉喬芳.氫化物原子熒光法測定海水中的砷［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，2011，27（2）:34.

中圖分類號：O 657.31

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-9905（2016）02-0036-02

收稿日期：2015-12-18

Determination of Arsenic in Industrial Wastewater by Atomic Fluorescence Spectrometry

SU Fei， CHEN Wei-hong， HUANG Ai-rong
（Technology Center， Guangxi Liuzhou Iron and Steel （Group） Company，Liuzhou 545002，China）

Abstract:Vapor generation atomic fluorescence spectrometry was a new analytical technique which was developed by the combination of vapor generation and atomic fuorescence spectrometry. In this paper， the infuence factors on the determination of arsenic in industrial wastewater by atomic fuorescence spectrometry were discussed.

Key words:atomic fuorescence spectrophotometry； industrial wastewater； arsenic