原子荧光光谱法测定地表水中的砷

砷污染主要来源于含砷金属的开采、冶炼、用砷或砷化合物作原料的玻璃、制革、颜料、原药、纸张、化工、化学制药、农药生产以及煤的燃烧等过程,都可产生含砷废水、废气和废渣,对环境造成污染。

原子荧光光谱分析是新型的光谱分析技术,它具有原子吸收和原子发射光谱两种技术的优势克服了某些方面的缺点,具有分析灵敏度高,干扰少、线性范围宽、可多元素分析等特点,是一种优良的痕量分析技术。目前氢化物发生——原子荧光技术已为环境保护、食品卫生等重金属检测的国家标准方法。原子荧光光度计已成为分析实验室的常规测试仪器。根据AFS-230E原子荧光光度计测定原理及方法进行试验,结果表明,线性关系良好,相关系数0.9999,比较试验结果无显著性差异。该法试剂用量少,实现了自动进样,特别适合大批量样品测定,值得推广使用。

1 试验部分

1.1 试验原理

在酸性介质中,硫脲-抗坏血酸预把砷(V)还原成砷(III),再以剂硼氢化钾或硼氢化钠作为还原剂还原在氢化物发生系统中生成砷化氢(ASH3)气体:

KBH4 3H2O H =H3BO3 K 8H(新生态氢)

8H 2AS3 =2ASH3↑ H2↑

砷化氢借助载气(氩气)和反应中产生的氢气导入原子化器,在氩-氢火焰中原子化,分解为原子态砷:

2ASH3=2AS 3H2

砷空心阴极灯发射的特征谱线通过聚焦,氩-氢火焰中的砷原子吸收光源的能量而变成激发态,激发态原子在去活化的过程中将吸收的能量以原子荧光的形式释放出来,荧光强度的强弱与样品中待测元素的含量成正线性关系,所以通过测量荧光强度就可以确定样品被测元素的含量。

1.2 主要仪器

AFS-230E原子荧光光度计,特制砷空心阴极灯,断续流动自动进样系统及配套的计算机处理系统。

1.3 主要试剂

实验室用水为去离子水,优级纯盐酸、砷标准储备液。

还原剂硼氢化钾溶液:KBH42%溶于0.5%NaOH溶液介质中。

还原剂抗干扰屏蔽剂:硫脲(5%)-抗坏血酸混合溶液(5%)。

载流溶液:5%盐酸溶液。

1.4 仪器参数

光电倍增管负高压(V):300 延时时间(s):1.0

灯电流(mA):60 读数时间(s):10.0

原子化器高度(mm):8读数方式:峰面积

载气流量(ml﹒min-1):400重复次数:1

屏蔽载气流量(ml﹒min-1):900

1.5 标准曲线的绘制

分别准确吸取砷标准使用液(1.000mg.L-1)

0.000.100.200.400.801.00

至于100mL容量瓶中,依次加入10mL盐酸,40mL硫脲-抗坏血酸混合溶液,用去离子水定容,此时砷标准系列的含量分别为:

0.001.002.004.008.00 10.00

标准曲线回归方程为:If=106.309*C 23.037

相关系数为0.9999

2 结果与讨论

2.1 硼氢化钾浓度的选择。硼氢化钾溶液的用量对测定灵敏度有一定程度的影响,用量太少时,还原高价砷的能力差,灵敏度低,当用量过多时,由于有大量氢气产生稀释作用及液相干扰,灵敏度也降低。

2.2 酸度的选择。通过样品于标准溶液中加入1%、3%、5%、8%、10%盐酸的实验,证明酸度增大,砷的荧光强度增强;反之酸度减小,砷的荧光强度减弱。盐酸在5%的范围内荧光强度基本稳定,所以选择盐酸的浓度为5%。

2.3 共存离子干扰。采用5%浓度盐酸作为介质,50g/L硫脲-50g/L抗坏血酸混合酸作掩蔽剂,将As5 还原成As3 在15℃室内放置>30min.50mg/L的Cu2 、Fe3 、Mg2 、Ca2 、Se4 、Cr3 元素,10mg/L的Pb2 、Zn2 、Cd2 、Mn2 、Al3 ,5mg/L的Sn4 对砷的测定结果不会引起干扰。试验结果表明,Sn4 、Pb2 、Cd2 、允许存在的浓度较低。

2.4 标准曲线。在测量砷的标准曲线中,在浓度范围大于30ng/ml时标准曲线会出现弯曲。所以很据样品砷的含量选择0-20ng/ml的标准系列测定,荧光强度和线性关系良好,线性方程为:If=106.309*C 23.037;相关系数为0.9999。

2.5 检出限测定。连续测定空白溶液荧光值15次,要最后的11次数据得出空白溶液荧光值的标准偏差SD。再对在测量条件中输入的标准溶液做一条工作曲线,根据曲线斜率K=If/C和检出限DL=3*SD/K公式计算,求得砷的检出限为0.018μg·L-1。

2.6 精密度测定。 以最低检出限100倍浓度的标准溶液进行连续11次测定的荧光值标准偏差除以测量平均值,得相对标准偏差为0.6%。

3 结论

运用AFS-230E原子荧光分光光度计测定地表水中的砷的测定,操作简便、方法灵敏度高、准确度高、检出限低、试剂用量少、抗干扰能力强。操作简便,实现了自动进样,特别适合大批量样品测定,大大提高了工作效率。

参考文献:

[1]国家环境保护总局,水和废水监测分析方法编委汇编,水和废水监测分析方法(第四版)[M].北京:中国环境科学出版社,2002.300-311.

[2]北京海光仪器公司,AFS-230E原子荧光光度计分析方法手册[R]. 北京:北京海光仪器公司,2005.