氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定高純鋁酸鈣粉中砷

薛 寧

(中國鋁業(yè)鄭州有色金屬研究院有限公司，鄭州 450041)

前言

鋁酸鈣粉是一種灰白色的粉末，它的主要成分是二鋁酸鈣和一鋁酸鈣的混合物，微溶于水。它與鹽酸反應(yīng)可以生成聚合氯化鋁。聚合氯化鋁是一種常用的凈水劑， GB/T29341—2012規(guī)定了用于生產(chǎn)凈水劑的鋁酸鈣產(chǎn)品Ⅱ類產(chǎn)品砷含量≤0.0005%，I類產(chǎn)品中對砷含量的要求更加嚴(yán)格。在該標(biāo)準(zhǔn)中砷的測定采用砷斑法。該方法簡單、快捷，但是根據(jù)目測比對確定分析結(jié)果誤差較大。氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法[1-6]具有靈敏度高，選擇性好，基體干擾少等優(yōu)點，已在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[7-9]。本文采用氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法對高純鋁酸鈣粉中砷的測定進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，該分析方法操作簡單，分析的準(zhǔn)確度和精密度好，完全能滿足對鋁酸鈣粉中砷的測定。

1 實驗部分

1.1 儀器及工作條件

AFS-9120雙道原子熒光光度計(北京吉天儀器有限公司),儀器最佳測定條件見表1。

表1 儀器測定條件Table 1 Measurement conditions of instrument

1.2 試劑與樣品

As標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液(1.0 mg/mL，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心)，稀釋至100.0 μg/L；鹽酸(5+95)，硼氫化鉀溶液(10 g/L)，氫氧化鈉溶液(5 g/L)，硫脲-抗壞血酸溶液(100 g/L)，鹽酸(1+1)，硝酸(1+1)；實驗用水為去離子水，所用試劑為優(yōu)級純。實驗所用樣品為某化工廠生產(chǎn)的不同批號的高純鋁酸鈣粉。

1.3 實驗方法

準(zhǔn)確稱取(0.500 0±0.000 1) g試樣于燒杯中，加少量水潤濕，然后加入10 mL鹽酸(1+1)，5 mL硝酸(1+1)，在電爐上低溫加熱至微沸，并保持微沸狀態(tài)10 min。取下，冷卻，過濾，將濾液及洗滌液收集在100 mL容量瓶中，稀釋至刻度，混勻。分取10 mL上述溶液于100 mL容量瓶中，加入10 mL硫脲-抗壞血酸溶液，用鹽酸(5+95)稀釋至刻度，混勻。放置40 min，在儀器選定的測定砷最佳條件下，將溶液引入原子熒光光譜儀，進(jìn)行砷的測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 介質(zhì)種類和酸濃度的選擇

鹽酸、硝酸是常用的酸介質(zhì)，用原子熒光光譜法進(jìn)行砷的測定時，要考慮砷的不同價態(tài)對結(jié)果的影響。由于三價砷和五價砷產(chǎn)生氣態(tài)氫化物的速率不同，分析信號強度也有差異，因此，當(dāng)溶液中砷元素同時存在不同價態(tài)，會導(dǎo)致錯誤的測定結(jié)果。解決這一問題的方法是加入預(yù)還原劑硫脲-抗壞血酸，使溶液中五價砷還原為三價砷。而硝酸是一種氧化性酸，因此，硝酸的存在對砷的測定有負(fù)干擾。實驗選用鹽酸作為測定砷的介質(zhì)。實驗了不同鹽酸濃度對砷熒光強度的影響，結(jié)果如圖1所示。從圖1可以看出，隨著鹽酸酸度的增加，空白和標(biāo)準(zhǔn)溶液熒光強度雖然逐漸增加，但變化不是很明顯。實驗選擇鹽酸(5%)作為測定砷的介質(zhì)。

圖1 不同鹽酸濃度所對應(yīng)的的空白和 砷標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光強度Figure 1 Comparison of fluorescence intensity of blank and standard solution of arsenic in different hydrochloric acid concentration

2.2 硫脲-抗壞血酸用量的選擇

硫脲-抗壞血酸常用于預(yù)還原溶液中五價砷，使其轉(zhuǎn)化為三價砷。其用量的選擇要求既要保證溶液中五價砷完全轉(zhuǎn)化為三價砷，又盡可能減少過量硫脲-抗壞血酸用量對熒光強度的影響。實驗了一組加入不同量硫脲-抗壞血酸后，空白溶液和砷標(biāo)準(zhǔn)溶液(10 μg/L)的熒光強度，結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出，當(dāng)加入的硫脲-抗壞血酸的量大于8 mL時，空白溶液的熒光強度和砷標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光強度變化不是很明顯，這說明當(dāng)加入8 mL以上的硫脲-抗壞血酸時，就可以將溶液中的五價砷完全轉(zhuǎn)化為三價砷，實驗選擇加入10 mL硫脲-抗壞血酸溶液。

圖2 加入硫脲-抗壞血酸體積對熒光強度的影響Figure 2 The effect of thiourea and L-ascorbic acid on fluorescence intensity

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢出限

分別移取0、1.00、2.00、4.00、8.00、10.00 mL砷標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 μg/L)于一組100 mL容量瓶中，分別加入10 mL硫脲-抗壞血酸溶液，用鹽酸(5+95)稀釋至刻度，混勻。放置40 min。將溶液引入原子熒光光譜儀，在選定的工作條件下，測試系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光強度。以砷的質(zhì)量濃度(c)為橫坐標(biāo)，砷的熒光強度(I)為縱坐標(biāo)，繪制工作曲線。得到砷標(biāo)準(zhǔn)曲線線性相關(guān)系數(shù)為0.999 8。在儀器選定的條件下，對空白溶液連續(xù)測定11次，以其空白溶液的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差與校準(zhǔn)曲線斜率之比確定砷的方法檢出限為0.023 μg/L。

3 樣品分析

為了驗證實驗方法的準(zhǔn)確度與精密度，按照實驗方法對2個高純鋁酸鈣粉進(jìn)行測定，其精密度和加標(biāo)回收實驗結(jié)果如表2所示。由表2中數(shù)據(jù)可以看出，方法的精密度好，準(zhǔn)確度高。

表2 精密度及加標(biāo)回收實驗Table 2 The precision tests and recovery tests of the method(n=6) /%

4 結(jié)論

從實驗精密度和準(zhǔn)確度結(jié)果可以看出，采用氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定高純鋁酸鈣中砷的含量具有很好的重現(xiàn)性與準(zhǔn)確度。通過對酸介質(zhì)種類及酸度實驗、硫脲-抗壞血酸用量實驗，確定了一種測定高純鋁酸鈣中砷含量的方法。