ICP-AES测定水质铁可溶有机试剂的影响

汤世松 陈文 王湘君 赵阳 苗爽

（1 琼州学院理工学院， 海南 三亚572022 2 琼州学院生物科学与技术学院， 海南 三亚 572022；3 新乡市环境保护监测站， 河南 新乡 453003）

铁元素是参与人体新陈代谢重要的微量元素之一，存在与人体的脑细胞及身体的各个器官中，其含量会随着摄入量限制而降低，随年龄变化和疾病发生而增加。铁在自然界中分布极广，它本身不具有毒性，但当摄入过量铁也可能导致铁中毒。水是人类社会赖以生存的物质资源，当前水质受到污染越来越严重，我国不少地区的水质常常能够含有过量的铁，不符合工业生产和人民生活的要求[1]，且分布较广[2]，严重影响人们对水的使用。其主要污染来源有电镀、冶炼、石化、化工等企业排放的废水。电感耦合等离子发射光谱法作为一种快速高效的检测方法，已广泛应用于水质检测[3-5]。为降低背景、提高灵敏度和准确度，向样品中加入有机试剂的方法引起了研究者的重视[6-7]。本文研究三种可与水互溶的低毒有机试剂对水质铁测定的影响，通过试剂筛选、线性、检出限、精密度、准确度的验证，确定了最佳试剂及比例，既保证了精密度、准确度又有效提高监测灵敏度降低方法检出限。

1 实验仪器和试剂

1.1 仪器

等离子发射光谱仪 Optimal 2100DV（美国 PE 公司），超纯水仪classic UF（英国ELGA 公司）。

1.2 仪器参数

等离子体气体流量15 升/分，辅助气体流量0.2 升/分，雾化器气体流量0.8 升/分，射频功率1300 瓦，泵流量1.5毫升/分。

1.3 试剂

标准储备液为购买国家标准物质 20mL 安瓿瓶，硝酸G.R.（洛阳昊华化学试剂有限公司），标准使用液是用标准储备液经 2%的硝酸稀释得到。正丙醇，丙酮，无水乙醇均为A.R.（天津市科密欧化学试剂有限公司）。

2 实验结果

2.1 试剂筛选

配置分别含有1%-6%乙醇、丙酮、正丙醇的1 毫克每升的铁溶液，用电感耦合等离子发射光谱法（方法来源：GB/T 5750.6-2006）进行检测分析研究其浓度值的变化，结果见表1。

表1 三种不同试剂不同体积百分比的1 毫克每升的铁溶液ICP 分析结果浓度单位：毫克/升

由表1 可知，当丙酮的体积百分数在2%时能正常工作，超过2%时ICP 熄灭停止工作，无水乙醇和正丙醇在6%时仍能正常工作，超过6%时ICP 熄灭停止工作，ICP 熄灭可能与溶剂与水互溶后雾化阻抗达不到 ICP 仪器的要求而引起的，故无法进行检测。相同百分比体积试剂的检测浓度以正丙醇的数值最大，浓度最大增加了 37%说明正丙醇加入后铁元素的灵敏度有了提升，有利于降低水质检测的铁元素检出限。丙酮也对水质铁的增敏作用有着绝对高效的作用。

图1 中显示了铁元素在无水乙醇、丙酮、正丙醇三种不同体积百分比有机试剂的作用下， 用ICP-AES 测定，以有机试剂体积百分含量（X）为横坐标，以铁溶液浓度值（Y）为纵坐标，浓度值增加趋势。

图1 铁元素在不同有机试剂作用下浓度变化趋势

如图中显示，三种有机试剂都随着体积百分含量的增加，铁溶液浓度都呈增大趋势，乙醇的体积百分含量达到5%时达到最大值。试剂含量继续增加，效果不明显，还有下降趋势。而加入丙酮的溶液在最小剂量时效果已较其它两试剂最好剂量的结果好的多，虽然试剂量无法继续增加以求更好结果，但含量达到2%的结果已极佳。当有机试剂正丙醇的体积百分含量达到最大值6%时。正丙醇增加了1 毫升, 5%和 6%正丙醇的铁溶液浓度值基本无变化,且 6%正丙醇的铁溶液在分析时，时间稍长会使ICP 熄火，鉴于试剂用量和检测稳定性因素，建议采用5%正丙醇对的铁溶液进行分析并做具体讨论。

2.2 线性关系

用含5%的正丙醇铁溶液绘制标准曲线，得到如下结果见表2。

表2 5%的正丙醇铁溶液的标准曲线

如表2 中所示，由于ICP-AES 具有稳定性好，动态范围宽，线性关系好等特点。用ICP-AES 测定含5%的正丙醇铁溶液的可溶有机试剂标准曲线，线性关系良好，与现行国标线性关系基本无差别，可做分析标线使用；且含5%的正丙醇铁溶液的可溶有机试剂标准曲线的斜率增大，较现行国标灵敏度提高明显。

2.3 检出限

ICP-AES 测定，对含5%的正丙醇的可溶有机试剂空白溶液做11 次平行分析，计算标准偏差，并采用3 倍空白溶液的标准偏差计算检出限，结果如表3.

表3 方法检出限验证

ICP-AES 性能优越 线性范围4～6 数量级，可测高、中、低不同含量试样；由11 次空白信号值可知，此方法信号稳定，信号值浮动较小，依据3 倍的空白标准偏差比上斜率计算出的方法检出限为 0.0005 毫克每升，比国标 GB/T 5750.6-2006 的检出限 0.009 毫克每升低了一个数量级还多，说明此方法能检测含铁量更低的水质。

2.4 精密度

分别对两个不同铁元素浓度的水质进行平行测定3 次，并计算样品相对标准偏差，验证方法精密度结果见表4。

表4 方法精密度验证

表4中数据所示，该方法精密度较好，且在低浓度时较高浓度更好，保证了更低含量检测数据的重现性。

2.5 准确度

分别对上述两水样进行加标实验，加标储备液浓度为10 毫克每升的铁溶液，定容至100 毫升。平行测定3 次，计算加标回收率，检测方法准确度结果见表5。

表5 方法准确度验证浓度单位：毫克/升

由表5知，加标回收率低浓度时在108%-109%间，高浓度时在 94.3%-95.5%间，回收率结果高浓度较低浓度好，但均符合国家相关要求，准确度得到保证。

3 结论

ICP-AES 测定水质中铁元素，操作简便，分析速度快，准确度高，精密度好。对比了三种不同有机试剂不同体积百分含量下，铁溶液的浓度变化值及趋势，发现含5%正丙醇的溶液试剂用量及仪器检测性能最佳。此条件下的标准曲线线性关系与国标法标准曲线线性关系基本无差别但斜率增大灵敏度提高；检出限较现有ICP 国标方法低一个数量级还多，降低了方法检出限；精密度0.52%-1%和准确度94.3%-95.5%符合要求，为准确、有效检测微量含铁水质提供新方法。

[1]李圭白,刘超.地下水除铁除锰（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社,1989, 1-2.

[2]许保玖.给水处理理论.北京：中国建筑工业出版社,2000, 695-714.

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