螯合樹脂交換富集火焰原子吸收分光光度法測定近岸海水中微量鋅

李玲玲 麥祺興

（廣東智環(huán)創(chuàng)新環(huán)境科技有限公司，廣東 廣州 510000）

天然海水中重金屬的含量很低，屬于微量元素，一般不會(huì)對動(dòng)植物造成威脅。[1]近岸海水由于受陸源排放的影響，海水中微量重金屬含量會(huì)增高，這也是海洋環(huán)境污染的重要原因?？焖俣鴾?zhǔn)確地測定海水中重金屬元素的含量，在海洋環(huán)境監(jiān)測方面具有重要意義，是海洋環(huán)境質(zhì)量評價(jià)的基礎(chǔ)，也是準(zhǔn)確評價(jià)海洋環(huán)境的必要條件。

根據(jù)《GB17378.4-2007 海洋監(jiān)測規(guī)范第4 部分海水分析》，海水中鋅的測定方法有火焰原子吸收分光光度法和陽極溶出伏安法，火焰原子吸收分光光度法測定鋅具有樣品用量少、簡便、快速、靈敏度高的特點(diǎn)，但必須對樣品中鋅進(jìn)行鰲合萃取，需用到有機(jī)溶劑且操作步驟繁瑣；而陽極溶出伏安法的缺點(diǎn)是方法重現(xiàn)性不好，低濃度樣品難于測定，隨著其他分析儀器的方法使用，此方法目前使用較少[2]。

本實(shí)驗(yàn)使用鰲合樹脂吸附海水中痕量鋅，用硝酸溶液（2.0mol/L）洗提，火焰原子吸收分光光度法測定，結(jié)果表明，該方法操作簡便，靈敏度高，重現(xiàn)性好，可用于海水中痕量鋅的測定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

1.1.1 儀器設(shè)備

火焰原子吸收分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司，TAS-990AFG 型）、鋅空心陰極燈、空氣壓縮機(jī)、乙炔鋼瓶氣（純度≥99.99%）、pH 計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司，PHS-3C型）、純水儀（南京易普易達(dá)科技發(fā)展有限公司，EPED-PLUS-E2-20TH 型）、一般實(shí)驗(yàn)室常用儀器及設(shè)備。

1.1.2 試劑

（1）D402 亞胺基二乙酸螯合樹脂（天津雙聯(lián)科技有限公司）：有效粒徑0.4～0.7mm、再生/慢洗流速4BV/h、運(yùn)行流速10-30BV/h。

（2）乙酸- 乙酸銨緩沖溶液Ⅰ：將乙酸溶液（1+1）與氨水（1+1）等體積混合，待冷卻后，將溶液流經(jīng)樹脂床以除去試劑中的重金屬離子，溶液的pH 值為5～6。

乙酸- 乙酸銨緩沖溶液II：將乙酸- 氨水緩沖溶液I 以純水稀釋50 倍，pH 值應(yīng)為5～6。

（3）甲基橙指示劑（lg/L）、硝酸溶液（1+1）、硝酸溶液（2.0mol/L）、鋅標(biāo)準(zhǔn)使用溶液（5.0mg/L）、純化氨水、pH 精密試紙。

1.2 離子交換柱的制備

裝填：將亞胺基二乙酸螯合樹脂用水浸泡，漂洗除去過細(xì)顆粒，然后倒入下端墊有玻璃棉帶活塞的玻璃交換柱中，并于柱的上端放少許玻璃棉。樹脂柱裝填高度為6cm±0.2cm，內(nèi)徑為1.5cm±0.2cm，樹脂體積約為10cm3。

再生：用50mL 硝酸溶液（2.0mol/L），以1.5mL/min 流速流經(jīng)交換柱，再用50mL 純水水洗，最后用100mL 乙酸- 乙酸銨緩沖溶液Ⅱ以5mL/min 流速流經(jīng)交換柱，用pH 精密試紙檢查，pH值應(yīng)為5～6。

1.3 原子吸收分光光度法測定條件

火焰原子吸收分光光度計(jì)的最佳工作條件如表1 所示。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 樣品預(yù)富集

取100mLpH＜2 的硝酸酸化近岸海水水樣（樣品來自湛江坡頭區(qū)近岸海水），移入250mL 燒杯中。加2 滴甲基橙指示劑，用氨水中和到溶液變?yōu)辄S色。加2mL 乙酸- 乙酸銨緩沖溶液Ⅰ，此時(shí)溶液的pH 值為5～6。

將溶液倒入已再生好的交換柱中，以5mL/min 流速流經(jīng)交換柱。溶液流完，向交換柱中加入50mL 乙酸- 乙酸銨緩沖溶液Ⅱ，以5mL/min 流速流經(jīng)交換柱。緩沖溶液流完，再加入一定量純水水洗交換柱。最后用30mL 硝酸溶液（2.0mol/L）以1.5mL/min 流速洗提交換柱上重金屬離子于25mL 容量瓶中（最初流出的5mL 洗提液棄去），定容后搖勻，待測。

1.4.2 樣品分析

將預(yù)富集好的近岸海水樣品按照表1 的最佳工作條件噴入火焰，測定鋅的吸光度。

表1 儀器工作參數(shù)

1.4.3 空白試驗(yàn)

取純水100mL 代替水樣，移入250mL 燒杯中，按1.4.1～1.4.2步驟進(jìn)行。

1.4.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

（1） 分別吸取 0.00mL、0.25mL、0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL 鋅標(biāo)準(zhǔn)使用溶液于25mL 容量瓶中，用硝酸溶液（1+1）定容至標(biāo)線，混勻，配制成質(zhì)量濃度為0.00mg/L、0.05mg/L、0.10mg/L、0.20mg/L、0.30mg/L、0.40mg/L 的鋅標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。

（2）以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸收強(qiáng)度為縱坐標(biāo)繪制鋅校準(zhǔn)曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

按照實(shí)驗(yàn)方法繪制鋅標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果表明，鋅的含量在0 mg/L～0.4 mg/L 范圍內(nèi)與吸光度呈線性關(guān)系，線性方程為：AZn=0.6461C-0.0003，相關(guān)系數(shù)為0.9994。

2.2 螯合樹脂對純水中鋅的吸附效率

取100 mL 純水代替樣品作為實(shí)驗(yàn)空白，分別向?qū)嶒?yàn)空白中加入8.75 μg，5.00 μg，1.25 μg 鋅標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為高、中、低實(shí)驗(yàn)空白加標(biāo)樣品；配制有證水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)樣品（B21060308，北京壇墨，1.79±0.10mg/L）。將上述試樣按樣品預(yù)富集方法（1.4.1）全程序測定6 次，以標(biāo)準(zhǔn)系列空白作為空白校正，上機(jī)測定，計(jì)算各濃度樣品測定的平均值、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差和吸附回收率，測定結(jié)果如表2 所示。

表2 螯合樹脂對水中鋅的吸附效率 濃度單位：mg/L

由表2 可知，空白加標(biāo)和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)樣品平行樣的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于10%，證明螯合樹脂對水中鋅的吸附穩(wěn)定性好；加標(biāo)回收率為91.2%～110%，滿足一般實(shí)驗(yàn)回收率90%～110%的要求；水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)樣品測試結(jié)果在證書合格范圍內(nèi)，證明螯合樹脂對水中鋅吸附效率，能滿足實(shí)驗(yàn)要求。

2.3 水洗量對螯合樹脂吸附近岸海水中鋅的影響

取100 mL 近岸海水樣品（鹽度：25‰）預(yù)富集后，分別采用100mL，200mL，300mL，400mL，500mL 純水水洗離子交換柱的方法，觀察鋅含量的變化，其他步驟按樣品預(yù)富集方法（1.4.1）全程序測定6 次，以標(biāo)準(zhǔn)系列空白作為空白校正，上機(jī)測定，計(jì)算各濃度樣品測定的平均值、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差和吸附回收率，測定結(jié)果如表3 所示。

表3 不同的水洗量對螯合樹脂吸附海水中鋅的影響 濃度單位：mg/L

由表3 可知，用不同量的純水對離子交換柱進(jìn)行水洗，鋅的數(shù)值無明顯變化，可得出水洗量對螯合樹脂吸附海水中鋅影響不大。

2.4 鈣、鎂、氯離子對鰲合樹脂吸附近岸海水中鋅的影響收集水洗流出液，每100 mL 收集一次，分別測定鈣、鎂、氯離子，觀察溶液中離子含量的變化。

由表4 可知，本實(shí)驗(yàn)螯合樹脂不能吸附陰離子，樣品試液流經(jīng)樹脂床過程中，大量氯離子已經(jīng)隨溶液流出，初步判斷經(jīng)預(yù)富集處理后，氯離子對本實(shí)驗(yàn)無干擾；而螯合樹脂能吸附金屬離子，初步判斷經(jīng)預(yù)富集處理后，鈣、鎂離子被螯合樹脂吸附，隨硝酸溶液洗脫出來，而934mg/L 鈣離子、493mg/L 鎂離子對本實(shí)驗(yàn)無明顯干擾。

表4 海水富集樣品與水洗流出液中鈣、鎂、氯離子測試數(shù)據(jù) 濃度單位：mg/L

2.5 螯合樹脂吸附近岸海水中鋅的精密度和正確度

測定近岸海水樣品中鋅含量，并分別向100mL 海水樣品中加入8.75μg，5.00μg，1.25μg 鋅標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為高、中、低海水加標(biāo)樣品；配制海水標(biāo)準(zhǔn)樣品（GBW(E)080040，海洋研究所，鹽度：35‰，標(biāo)準(zhǔn)值：0.0716±0.0030mg/L）。按樣品預(yù)富集方法（1.4.1）全程序測定6 次，以標(biāo)準(zhǔn)系列空白作為空白校正，上機(jī)測定，計(jì)算各濃度樣品測定的平均值、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差和吸附回收率，測定結(jié)果如表5 所示。

表5 螯合樹脂吸附海水中鋅的正確度測試數(shù)據(jù) 濃度單位：mg/L

由表5 可知，按本實(shí)驗(yàn)方法測得湛江近岸海水中鋅含量為0.0043mg/L，海水樣品加標(biāo)回收率為83.2%～99.1%，海水樣品及海水加標(biāo)樣品相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于10%；海水標(biāo)準(zhǔn)樣品測試結(jié)果在證書合格范圍內(nèi)，證明螯合樹脂對海水中鋅吸附效率，能滿足實(shí)驗(yàn)要求。

3 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)得出，使用鰲合樹脂預(yù)富集近岸海水中痕量鋅，用硝酸溶液（2.0mol/L）洗提，火焰原子吸收分光光度法測定，結(jié)果表明，該方法操作簡便，準(zhǔn)確度高，重現(xiàn)性好，可用于海水中痕量鋅的測定。