空氣乙炔火焰原子吸收分光光度法總鉻測定中火焰及共存金屬影響探析

夷增寶　胡江瑛　金樂　李華

（1建德市環(huán)境監(jiān)測站浙江建德3116002建德市食品藥品檢驗檢測中心浙江建德311600）

空氣乙炔火焰原子吸收分光光度法總鉻測定中火焰及共存金屬影響探析

夷增寶1胡江瑛2金樂1李華1

（1建德市環(huán)境監(jiān)測站浙江建德3116002建德市食品藥品檢驗檢測中心浙江建德311600）

空氣乙炔火焰原子吸收分光光度法檢測廢水中總鉻時存在共存金屬干擾測定現(xiàn)象。本文通過一系列不同測試條件下的干擾實驗及測定結(jié)果圖表分析，闡述燃燒器狀態(tài)與共存金屬對測定影響，得出了空氣乙炔火焰原子吸收分光光度法測定總鉻時最佳檢測條件，可以取得較高的儀器靈敏度及消除共存金屬干擾。

總鉻；火焰原子吸收；共存金屬干擾；燃燒器狀態(tài)

在電鍍廢水檢測時常會出現(xiàn)空氣乙炔火焰原子吸收法總鉻測定值低于二苯碳酰二肼分光光度法六價鉻測定值的現(xiàn)象，往往可能由于總鉻測定時共存金屬在火焰中產(chǎn)生干擾作用引起。一般在檢測樣品中加入NH4Cl溶液來抑制共存金屬干擾，但共存金屬元素干擾同時受火焰狀態(tài)和觀測高度影響[1]。為了探析火焰與共存金屬對空氣乙炔火焰原子吸收分光光度法測定總鉻影響，選取廢水中常見共存金屬進行干擾實驗，分析原因及解決方法，保證在廢水檢測中總鉻測定結(jié)果的準確可靠。

1　實驗準備

1.1火焰要求

火焰原子吸收分光光度法測定總鉻時，鉻在火焰中易氧化生成難熔融氧化物，不易原子化，但可通過改變空氣與乙炔比例使火焰為富燃火焰來改善。[2]當(dāng)空氣與乙炔流量比值為2：1～3：1時，火焰呈黃色，具有較強還原氣氛[3]，火焰中過剩的碳競爭氧氣避免鉻氧化，已生成的鉻氧化物也易被碳還原為鉻原子，從而極大提高了鉻的原子化率[2]。

1.2實驗器材

Aglient240型原子吸收分光光度計，帶刻度50mL塑料帶蓋量杯若干，濃度為500mg/L的銅、鋅、鐵、錳、鎳、鉛、鈉、鎂、鈣金屬標液，移液管，容量瓶等。

1.3儀器設(shè)置

波長:357.9nm，狹縫：0.2nm，扣背景：關(guān)（氘燈校正背景適宜波長為200 nm～360nm）[3]。

1.4實驗步驟

取總鉻標液（500mg/L）用容量瓶稀釋25倍至20mg/L，吸取20mg/L標液50mL至1000mL容量瓶,用0.2%硝酸稀釋至刻度線，搖勻，倒入塑料瓶中待用，此時總鉻標液濃度為1mg/L。用10個50mL塑料量杯量取1mg/L總鉻標液至50mL刻度線，再分別向其中9個量杯中各加入一種金屬標液（濃度均為500mg/L）1mL，形成總鉻與共存金屬濃度比值約為1:10的待測樣品，剩余一個量杯加入1mL純水作為標準原液，加蓋分別搖勻，待分析。同時用塑料量杯取0.2%硝酸作全程序空白。

開儀器預(yù)熱至穩(wěn)定，以純水調(diào)零，分別進純水、全程序空白、標準原液、各待測樣品各兩次，取兩次測得吸光度值的平均值，標準原液和各待測樣品平均吸光值減去全程序空白平均吸光值作為最終測量結(jié)果。每批分析結(jié)果（每張分析圖表）進同批配制樣品。在測量過程中，全程序空白與純水空白響應(yīng)應(yīng)保持在儀器基線漂移±0.002范圍內(nèi)[4]，每進10次樣或出現(xiàn)異常結(jié)果做儀器穩(wěn)定性檢查（測純水空白及標準原液，原液測得值不得超過初始測量值±5%[1]，空白應(yīng)在基線漂移±0.002范圍內(nèi)）。

2　實驗結(jié)果與分析

2.1不同乙炔流量對測定的影響

設(shè)置儀器空氣流量為13.5L/min（每次測試均保持不變），分別設(shè)置乙炔流量為2.5L/min、3.0L/min、3.5L/min、4.0L/min、4.5L/min，保持儀器其它條件不變，進由上述配制樣品，測得結(jié)果繪制曲線圖1。可以分析得出：隨乙炔流量增加儀器靈敏度明顯增高，但共存金屬負干擾也同時增強，當(dāng)乙炔流量超過4.0 L/min以上后儀器靈敏度開始下降。

圖1　不同乙炔流量對測定的影響

2.2不同燃燒器高度對測定的影響

設(shè)置儀器乙炔流量為3.5L/min，分別調(diào)節(jié)燃燒器高度為6mm、8 mm、10 mm、12 mm、13 mm，其它儀器條件保持不變，進由上述配制樣品，測得結(jié)果繪制曲線圖2?？梢苑治龅贸觯寒?dāng)燃燒器高度為10 mm時儀器靈敏度最高，但此時共存金屬負干擾也最強，隨燃燒器高度升高或降低負干擾有所減弱，尤其錳隨燃燒器高度升高負干擾逐漸消失。

圖2　不同燃燒器高度對測定的影響

綜上可以得出，乙炔流量及燃燒器高度對總鉻分析靈敏度影響明顯，當(dāng)儀器靈敏度最高時共存金屬負干擾也是最強。

2.3基體改進劑NH4Cl對測定的影響

在火焰原子吸收法總鉻檢測時樣品中常加入NH4Cl，在火焰中起助熔作用，可以提高總鉻測量靈敏度同時能有效抑制共存金屬干擾。按前述實驗步驟配制好樣品，每個量杯中分別加入0mL、0.5mL、1.0mL、2.0mL10%NH4Cl溶液，設(shè)置儀器乙炔流量為4.0L/min，測得結(jié)果繪制曲線圖3。對加入2.0mL10%NH4Cl溶液的樣品，設(shè)置儀器扣背景為開，再分別進樣，測得結(jié)果繪制圖4。

圖3　4.0L/min乙炔流量加入不同量氯化銨比較

圖4　加入3mL氯化銨后扣背景開關(guān)比較

可分析得出：在加入0.5mL10%NH4Cl溶液后各共存金屬負干擾減弱，但鎳、鎂不明顯，并且由于加入NH4Cl出現(xiàn)了鈉對鉻的負干擾。當(dāng)NH4Cl加入量增加至2.0mL時，鎳的負干擾明顯改善，但對鈉、鎂負干擾不再有所作用。由圖4可看出鈉、鎂的負干擾，并且在加入NH4Cl后測試結(jié)果和背景干擾無關(guān)。

2.4火焰與NH4Cl對測定結(jié)果的準確度分析

為了進一步分析共存金屬干擾所產(chǎn)生的測定誤差，以在不同乙炔流量下各待測樣品與標準原液測量結(jié)果的相對誤差繪制曲線如圖5、圖6?？梢苑治龅贸?，在不同乙炔流量下存在共存金屬的各待測樣品與標準原液測量結(jié)果相對誤差關(guān)系：

圖5　不同乙炔流量共存金屬引起相對誤差

圖6　加入2mL10%氯化銨共存金屬引起相對誤差

在各樣品未加入NH4Cl時，隨著乙炔流量增加，共存金屬樣品負誤差也越大，當(dāng)乙炔流量為4.0L/min時，含鐵、鎳、鎂樣品誤差已接近-50%左右。

再重新取樣分別加入2.0ml10%NH4Cl后，共存金屬樣品負誤差明顯改善但引起含鈉樣品負誤差，當(dāng)乙炔流量為4.0L/min時，含鈉樣品誤差為-10.4%，含鎂樣品的誤差仍存在-7.3%。隨乙炔流量減小至3.5L/min時，含鈉、鎂樣品負誤差明顯改善，可控制在-5%以內(nèi)。

3　實驗結(jié)論

空氣乙炔火焰原子吸收法測定總鉻時乙炔流量及燃燒器高度對測定靈敏影響明顯，但在測量靈敏度最高時的燃燒器狀態(tài)下共存金屬負干擾也最強，可通過加入NH4Cl及適當(dāng)降低乙炔流量來抑制。由以上實驗分析得出結(jié)果：空氣乙炔火焰原子吸收分光光度法測定總鉻時加入一定量NH4Cl（如2.0mL10%NH4Cl），燃燒器高度為10mm，乙炔流量為3.5 L/min（空氣乙炔流量比為3.86：1.00）時，測量即具有較高靈敏度，同時也有效的把共存金屬所產(chǎn)生負誤差控制在允許范圍內(nèi)。

[1]水和廢水監(jiān)測分析方法（第四版）增補版[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2006.

[2]原子吸收光譜及其在環(huán)境分析中的應(yīng)用[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社,1988.

[3]環(huán)境監(jiān)測實用技術(shù)[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2006.

[4]原子吸收分光光度計檢定規(guī)程JJG694-2009[S].北京：國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,2010.

[5]水質(zhì)總鉻的測定GB/T7466-1987[S].北京:環(huán)境保護部,1987.

[6]固體廢物總鉻的測定火焰原子吸收分光光度法[S].北京:環(huán)境保護部,2015.