原子吸收分光光度法測定廢水中鎳的研究

何娜 謝燕 麥燕霞 朱光賢 林創(chuàng)發(fā)

（湛江經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，廣東湛江 524000）

1 引言

鎳是人體必需的生命元素，在人體內(nèi)含量極微，但若攝入過多會導(dǎo)致鎳中毒現(xiàn)象，特有癥狀是皮膚炎、呼吸器官障礙及呼吸道癌癥等。以各種化學(xué)狀態(tài)或化學(xué)形態(tài)存在的鎳，在進(jìn)入環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)后會存留、積累和遷移，并通過食物鏈影響人體健康。鎳的主要工業(yè)污染來源是采礦、冶煉、電鍍等工業(yè)排放的廢水和廢渣，因此，測定廢水中鎳的含量非常重要。目前測定鎳的方法主要有原子吸收光度法、丁二酮肟光度法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法/質(zhì)譜法［1］、流動注射及相關(guān)技術(shù)聯(lián)用的方法等［2］。原子吸收光度法作為一種快速、靈敏的分析方法已廣泛應(yīng)用于環(huán)境樣品和工業(yè)廢水中痕量重金屬的分析［3］。本文分別從方法線性、檢出限、精密度和正確度等方面，對采用硝酸－過氧化氫消解體系消解，原子吸收分光光度計測定廢水中的鎳的方法進(jìn)行探討。

2 實(shí)驗(yàn)原理

2.1 火焰法

將試液噴入空氣－乙炔貧燃火焰中，在高溫下，鎳化合物解離為基態(tài)原子，其原子蒸氣對銳線光源（鎳空心陰極燈）發(fā)出的特征譜線232.0 nm 產(chǎn)生選擇性吸收。在一定條件下，吸光度與試液中鎳的濃度成正比［4］。

2.2 石墨爐法

樣品經(jīng)適當(dāng)處理后，注入石墨爐原子化器，所含的金屬離子在石墨管內(nèi)經(jīng)原子化高溫蒸發(fā)解離為原子蒸氣，待測元素的基態(tài)原子吸收來自同種元素空心陰極燈發(fā)出的共振線，其吸收強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)與金屬濃度成正比［5］。

3 實(shí)驗(yàn)部分

3.1 儀器與試劑

儀器：ZA3000 原子吸收分光光度計（日立）；73－10 鎳空心陰極燈（日立）；CⅡ型熱解石墨管（日立）；EH35A plus 電熱板（北京萊伯泰科儀器股份有限公司）；UPR－Ⅱ－20L 超純水機(jī)（四川優(yōu)普超純科技有限公司）。

試劑：鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液（500 mg/L，生態(tài)環(huán)境部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所101110）；鎳標(biāo)準(zhǔn)樣品1（1.09±0.05 mg/L，標(biāo)樣所201520）；鎳標(biāo)準(zhǔn)樣品2（0.358±0.023 mg/L，標(biāo)樣所201521）；硝酸（優(yōu)級純，廣州化學(xué)試劑廠）；30%過氧化氫（分析純，廣東光華科技股份有限公司）。

3.2 樣品處理

取50 mL 水樣，加入5 mL 硝酸，置于電熱板上在近沸狀態(tài)下將樣品蒸至近干，冷卻后再加入5 mL硝酸，重復(fù)上述操作，加入5 mL 過氧化氫，蒸發(fā)至近干，轉(zhuǎn)移樣品至50 mL 容量瓶中，用硝酸（1＋99）定容至標(biāo)線，搖勻［4］。

3.3 儀器工作條件

火焰法：測定波長232.0 nm，狹縫寬度0.2 nm，時間常數(shù)1.0 s，燈電流10.0 mA，光電倍增管負(fù)高壓450 V，空氣－乙炔貧燃性火焰。

石墨爐法：測定波長232.0 nm，狹縫寬度0.2 nm，時間常數(shù)0.1 s，燈電流10.0 mA，光電倍增管負(fù)高壓450 V，加熱控制方式為光溫度控制，溫度程序：干燥階段，開始溫度80 ℃，結(jié)束溫度140 ℃，升溫時間40 s；灰化階段，溫度1 400 ℃，升溫時間20 s；原子化階段，溫度2 700 ℃，保持時間5 s；清除階段，溫度2 800 ℃，保持時間4 s；冷卻階段，溫度0 ℃，保持時間10 s。

4 結(jié)果與討論

4.1 干擾及消除

鎳元素在其測定波長附近光譜組成復(fù)雜，發(fā)射線較多，在使用232.0 nm 作吸收線時，存在波長相距很近的鎳三線，選用較窄的光譜通帶可以克服鄰近譜線的光譜干擾［4，6］。

4.2 校準(zhǔn)曲線

4.2.1 火焰法

分別移取0.00，0.20，0.50，1.00，2.00，3.00 mL 鎳標(biāo)準(zhǔn)使用液（濃度為100 mg/L）于100 mL 容量瓶中，用（1＋99）硝酸定容。以濃度為橫坐標(biāo)、其對應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)，建立校準(zhǔn)曲線。測定結(jié)果見表1。

4.2.2 石墨爐法

分別移取0.00，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00 mL 鎳標(biāo)準(zhǔn)使用液（濃度為1.00 mg/L）于100 mL 容量瓶中，用（1＋99）硝酸定容。以濃度為橫坐標(biāo)、其對應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)，建立校準(zhǔn)曲線。測定結(jié)果見表1。

表1 校準(zhǔn)曲線

4.3 檢出限和測定下限

根據(jù)HJ 168—2020《環(huán)境監(jiān)測分析方法標(biāo)準(zhǔn)制訂技術(shù)導(dǎo)則》附錄A 中的A.1.1（b），按照樣品分析全部步驟，分別對濃度值為0.20 mg/L、4.0 μg/L 的自配標(biāo)樣進(jìn)行9 次平行測定。計算9 次平行測定的標(biāo)準(zhǔn)偏差，按公式MDL=t（8，0.99）×S 計算方法檢出限，查表得t（8，0.99）為2.896。以4 倍檢出限作為測定下限，測試結(jié)果的統(tǒng)計分析見表2。

表2 檢出限和測定下限

根據(jù)以上檢出限測定結(jié)果，火焰法的方法檢出限為0.01 mg/L，測定下限為0.04 mg/L；石墨爐法的方法檢出限為1 μg/L，測定下限為4 μg/L，可以滿足測定要求。

4.4 精密度和正確度

4.4.1 火焰法

測定濃度為0.2，1.5，2.5 mg/L 的自配標(biāo)樣，有證標(biāo)樣201520 和實(shí)際樣品的總鎳，并測定加標(biāo)濃度為0.5 mg/L 的加標(biāo)樣品，每個樣品平行測定6 次，分別計算其測定值的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對誤差及加標(biāo)回收率。測試結(jié)果的統(tǒng)計分析見表3。

表3 火焰法精密度、正確度測試數(shù)據(jù)

根據(jù)以上測定結(jié)果，自配標(biāo)樣的RSD 為0.21%～0.90%，相對誤差為－0.34%～0.36%；有證標(biāo)樣1 的RSD 為0.70%，相對誤差為0；實(shí)際樣品1 總鎳RSD為2.60%，加標(biāo)回收率為100%，具有良好的精密度和正確度，可以達(dá)到預(yù)期要求。

4.4.2 石墨爐法

分別測定濃度為15，25，45 μg/L 的自配標(biāo)樣，有證標(biāo)樣201521 和實(shí)際樣品中的總鎳，并測定加標(biāo)濃度為30.0 μg/L 的加標(biāo)樣品，每個樣品平行測定6次，分別計算其測定值的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對誤差及加標(biāo)回收率。測試結(jié)果的統(tǒng)計分析見表4。

表4 石墨爐法精密度、正確度測試數(shù)據(jù)

根據(jù)以上測定結(jié)果，自配標(biāo)樣的RSD 為0.49%～1.60%，相對誤差為0.00～1.20%；有證標(biāo)樣2 的RSD為0.70%，相對誤差為0.84%；實(shí)際樣品2 總鎳的RSD 為0.78%，加標(biāo)回收率為101%，具有良好的精密度和正確度，可以達(dá)到預(yù)期要求。

5 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用硝酸－過氧化氫消解體系消解，原子吸收分光光度計進(jìn)行廢水中的鎳的測定，火焰法的方法檢出限為0.01 mg/L，測定下限為0.04 mg/L，鎳的質(zhì)量濃度在0.00～3.00 mg/L 范圍內(nèi)，與吸光度呈良好線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.999 6，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.21%～2.60%，相對誤差為－0.34%～0.36%，加標(biāo)回收率為100%。石墨爐法的方法檢出限為1 μg/L，測定下限為4 μg/L，鎳的質(zhì)量濃度在0.00～50.00 μg/L 范圍內(nèi)，與吸光度呈良好線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.999 9，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.49%～1.60%，相對誤差為0.00～1.20%，加標(biāo)回收率為101%。檢出限、精密度和正確度均能滿足廢水監(jiān)測的技術(shù)要求。此實(shí)驗(yàn)方法準(zhǔn)確可靠，可在監(jiān)測分析工作中使用和推廣。