氫化物原子熒光法測定廢水中砷的實(shí)驗(yàn)研究

劉珍香

摘 要：砷是水質(zhì)污染指標(biāo)中已成為重要監(jiān)測的項(xiàng)目之一。測定廢水中的砷對保證污水達(dá)標(biāo)排放，避免對水環(huán)境以及人體造成危害有十分重要的意義。結(jié)合實(shí)驗(yàn)，采用原子熒光光度法研究測定了水樣中砷的含量。此方法簡化了測定砷的操作步驟，縮短了檢驗(yàn)時(shí)間，具有靈敏度、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，可滿足工業(yè)廢水中砷的測定要求，值得推廣。

關(guān)鍵詞：氫化物原子熒光法；廢水；氫化鉀；電子

中圖分類號：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.099

砷元素是一種毒性非常大的元素，廣泛存在于自然界中，能通過人體呼吸系統(tǒng)進(jìn)入呼吸道、消化系統(tǒng)以及其他部位，均可能對人體造成傷害。而有些工業(yè)廢水中合有一定量的砷元素，如果這些工業(yè)廢水未經(jīng)處理便排放到水中，不僅會危害水環(huán)境，還會對人們的身體造成很大的傷害。因此，加強(qiáng)對工業(yè)廢水中砷元素的監(jiān)控，檢測其排放廢水中所含有砷元素的濃度顯得非常重要。采用原子熒光法測定廢水中的砷，是指將水中的砷在酸性介質(zhì)中消解，被硼氫化鉀還原成原子態(tài)，并用原子熒光法測定，具有操作快速、方便、干擾較少、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。以下通過實(shí)驗(yàn)，介紹并驗(yàn)證采用原子熒光光度法研究測定水樣中砷含量的技術(shù)。

1 方法原理

在鹽酸介質(zhì)中，以硼氫化鉀作為還原劑生成砷化氫，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，并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(shí)，便可發(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 主要儀器和試劑

2.1.1 儀器

AFS-3100型全自動雙道原子熒光光度計(jì)（北京海光儀器公司有限公司），高性能空心陰極砷燈。

2.1.2 試劑

本方法使用的試劑均為優(yōu)級純試劑，實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。

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。

硼氫化鉀溶液1%（W/V）：取2 g氫氧化鉀溶于200 mL去離子水中，加入10 g硼氫化鉀溶解，用去離子水稀釋至1 000 mL，臨用現(xiàn)配。

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

載流液（5%鹽酸溶液）：取50 mL鹽酸加入950 mL去離子水中搖勻。

砷標(biāo)準(zhǔn)儲備液（1 000 mg/L）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%.

砷標(biāo)準(zhǔn)中間液：ρ（As）=10 mg/L。取10 mL購買于國家環(huán)境保護(hù)總局標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所的砷標(biāo)準(zhǔn)儲備液于1 000 mL的容量瓶中，加入100 mL鹽酸，用水稀釋至標(biāo)線，混勻。

砷標(biāo)準(zhǔn)使用液：ρ（As）=100 μg/L。取1 mL砷標(biāo)準(zhǔn)中間液加入100 mL的容量瓶中，加入20 mL鹽酸，用水稀釋至標(biāo)線，混勻。

2.2 儀器的工作條件

通過條件試驗(yàn)，得出了最佳儀器測試條件，如表1所示。在該條件下，儀器可以獲得較高的信噪比和穩(wěn)定性，且測得結(jié)果的相對偏差較小。

2.3 試樣消解

量取50 mL樣品于150 mL錐形瓶中，加入5 mL硝酸-高氯酸混合酸，于電熱板上加熱至白煙，冷卻；加入5 mL鹽酸溶液，加熱至黃褐色煙冒盡，冷卻后移入50 mL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)使用液配置成以下濃度：0 μg/L、0.5 μg/L、1.0 μg/L、2.0 μg/L、4.0 μg/L、8.0 μg/L。分別加入10 mL鹽酸、10 mL硫脲-抗壞血酸溶液，室溫放置30 min（室溫低于15 ℃時(shí)，置于30 ℃水浴中保溫30 min），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相對系數(shù)為R=0.999 7，結(jié)果如表2所示。

3.2 檢出限

根據(jù)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)算得出所用儀器的最低檢出限為0.012 4 μg/L。

3.3 精密度

根據(jù)儀器的工作條件將儀器調(diào)節(jié)至最佳狀態(tài)，對質(zhì)量濃度為4.0 μg/L的砷樣品進(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%，精密度較高。

3.4 硼氫化鉀濃度的選擇

硼氫化鉀的濃度對測定有較大的影響。硼氫化鉀的濃度會影響氫化物和氬氫焰，因此，需要測定硼氫化鉀溶液的濃度及相應(yīng)的熒光強(qiáng)度。如果硼氫化鉀的用量不足，則氫化反應(yīng)會不完全，導(dǎo)致靈敏度降低；如果硼氫化鉀的用量過大時(shí)，則會產(chǎn)生大量氫氣，稀釋原子蒸汽，導(dǎo)致靈敏度降低。用標(biāo)準(zhǔn)溶液與0.5%，1%，2%，3%的硼氫化鉀溶液反應(yīng)，結(jié)果如表3所示。選用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的硼氫化鉀溶液作為還原劑最合適，可獲得良好的重現(xiàn)性和熒光值強(qiáng)度。

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。在不同體積分?jǐn)?shù)的情況下，熒光信號的強(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造成干擾的其他金屬離子。利用已經(jīng)確定的硼氫化鉀的最佳濃度，分別選用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，5%，8%，10%的鹽酸載流液進(jìn)行了熒光強(qiáng)度的測定，結(jié)果如表4所示。載流液選用鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%時(shí)，測得砷熒光強(qiáng)度值較大且穩(wěn)定。

3.6 載氣流量的選擇

在原子熒光法中，氫氣由載氣導(dǎo)入原子化器形成氬氫焰，因此，在選用適宜的硼氫化鉀濃度的條件下，載氣流量對火焰的穩(wěn)定性有較大的影響。一般的火焰法載氣流量為700～1 000 mL/min。如果載氣流量過小，則火焰過小且不穩(wěn)定，易引起測定重現(xiàn)性較差；如果載氣流量流量過大，則火焰會變細(xì)，導(dǎo)致被測元素的原子密度下降，進(jìn)而造成靈敏度下降。以標(biāo)準(zhǔn)溶液測定了載氣流量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，如表5所示。當(dāng)測量砷的載氣流量為700 mL/min時(shí)，熒光強(qiáng)度的積分值大且穩(wěn)定。

3.7 樣品測定

取3處不同區(qū)域的水樣，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)果如表6所示，回收率可滿足要求。

4 結(jié)束語

綜上所述，砷元素的測定是水質(zhì)監(jiān)測中的常規(guī)化驗(yàn)項(xiàng)目，本文對采用氫化物發(fā)生-原子熒光法測定工業(yè)廢水中的砷的實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果進(jìn)行了概述。實(shí)踐證明，本方法具有操作簡便、快速、基體干擾少、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，可以很好地用于工業(yè)廢水樣中砷的測定，能滿足工業(yè)廢水中砷的測定要求，值得推廣。

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〔編輯：張思楠〕