浅析应用AFS－830型双道原子荧光法测定废水中砷和硒

2013-05-11梁志华

中国新技术新产品 2013年10期

关键词：硼氢化氢化物硫脲

梁志华

（高要市环境保护监测站，广东高要 526100）

1 实验部分

1.1 仪器

AFS－830双道原子荧光光度计(北京吉天仪器有限公司)，砷、硒高性能空心阴极灯。

1.2 工作条件

基于灯电流、光电倍增管负高压、载气流量、屏蔽气流量、原子化器高度和反应介质等对分析灵敏度、精密度和准确度影响很大，所以对仪器工作条件进行了优化，最佳工作条件为：负高压270V，砷灯电流40mA，硒灯电流80mA，原子化器高度 8mm，载气流量 400mL·min-1，屏蔽气流量1000mL·min-1，分析信号为峰面积，读数时间10s，延迟时间1.5s。

1.3 试剂

砷标准溶液：100mg·L-1(中国环境保护局标样研究所购买)，使用时，用10%的盐酸逐级稀释成200μg·L-1的使用液。

硒标准溶液：100mg·L-1(中国环境保护局标样研究所购买)，使用时，用10%的盐酸逐级稀释成50μg·L-1的使用液。

氢氧化钠溶液(5g·L-1)：称取 1g氢氧化钠溶于纯水中,稀释至200mL。

硼氢化钾溶液(20g·L-1)：称取硼氢化钾4.0g溶于200mL5g·L-1的氢氧化钠溶液中，混匀。

载流：5%盐酸溶液，取50mL浓盐酸，用纯水稀释至1000mL。

三氯化铁溶液(Fe3+10mg·mL-1)：称取4.83gFeCl3·6H2O溶于100mL水中。

硫脲+抗坏血酸溶液：称取5.0g硫脲加约80mL纯水,溶解后加入5.0g抗坏血酸，稀释至100mL。

所用试剂纯度盐酸为工艺超纯，其余为分析纯，测定用水为去离子水或同等纯度的水。

1.4 样品前处理及测定

取50mL废水样于100mL锥形瓶中，加入HNO3-HClO4(4+1)5mL，于电热板上加热至冒白烟后，取下冷却，再加5mLHCl(1+1)加热至黄褐烟冒尽，冷却后用水转移到50mL容量瓶中，定容至刻度。同时做空白实验。取10mL消解后的样品于25mL比色管中，分别往样品、空白及标准溶液中加入0.5mL三氯化铁溶液，摇匀，再加2mL浓盐酸，1mL硫脲抗坏血酸溶液，混匀。放置 15～20min。以 20g·L-1硼氢化钾溶液作为还原剂，5%盐酸溶液作载流，按照优化的仪器工作条件测定荧光强度，根据标准工作曲线计算样品含量。

表1 不同掩蔽剂消除干扰结果

表2 标准物质的测定

表3 样品测定结果

2 结果与讨论

2.1 仪器条件选择

仪器条件以单独测定砷、硒的条件为基础，同时考虑废水中硒的浓度较低，砷的测定较稳定、灯的寿命、仪器的稳定性等多种因素，经试验选择仪器条件为：负高压270V，砷灯电流40mA，硒灯电流80mA，原子化器高度8mm，载气流量400mL·min-1，屏蔽气流量 1000mL·min-1，分析信号为峰面积，读数时间10s，延迟时间1.5s。在此条件下砷、硒测定响应值较高且仪器稳定。

2.2 样品前处理及干扰的消除

氢化物发生原子荧光法的干扰主要有液相干扰和气相干扰，溶液中的干扰是由于干扰成分优先还原成其它价态或金属，它能引起共沉淀，吸附氢化物并使其接触分解以致使氢化物发生减慢或完全停止。

气相干扰是由于挥发性氢化物引起的，一般是指可形成氢化物元素之间在传输及原子化过程中的相互干扰。氢化物发生原子荧光法测定废水水样，必须进行前处理，消除干扰。水样经HNO3·HClO4消解后，可消除硫化物等还原性物质和部分有机物的干扰，但金属离子的干扰不能消除。该方法的主要干扰离子有Cu2+、Co2+、Ni2+、Ag+、Hg+，其它常见阴阳离子没有干扰。10mg·L-1Co、15mg·L-1Hg、0.5mg·L-1Ag、1000mg·L-1Fe3+等在加入硫脲+抗坏血酸后，没有干扰。废水中 Co2+、Ag+、Hg+浓度都不高，在此浓度以下。本试验重点针对 Cu2+、Ni2+的干扰进行试验，在 20μg·L-1As10μg·L-1Se标准溶液，加入主要干扰离子 100mg·L-1Cu 和 300mg·L-1Ni，分别加入不同的掩蔽剂，试验结果见表1。

表1可见，硫脲+抗坏血酸和铁氰化钾基本不能消除的干扰，EDTA有一定作用，但效果不理想，加三氯化铁掩蔽效果最好，能同时消除测定砷硒的干扰，试验选用加入三氯化铁消除干扰。

2.3 预还原剂用量的选择

废水中的砷主要以As(Ⅴ)和As(Ⅲ)存在，硒以 Se(Ⅳ)和 Se(Ⅵ)存在，为使 As(Ⅴ)转化成 As(Ⅲ)、Se(Ⅳ)转化成 Se(Ⅵ)，需加入一定体积的硫脲+抗坏血酸溶液作预还原剂，同时硫脲+抗坏血酸还能起掩蔽作用。以 20μg·L-1As10μg·L-1Se标准溶液，加入主要干扰元素100mg·L-1Cu和300mg·L-1Ni进行试验，并同时加入 Fe3+，分别加入不同体积的硫脲+抗坏血酸溶液，测定荧光强度。试验得出，加1mL硫脲+抗坏血酸溶液，已能足够还原样品，多加荧光强度基本不变，试验选用加入1mL硫脲+抗坏血酸溶液。

2.4 盐酸浓度的选择

盐酸浓度的选择不应只在纯溶液中选择，应考虑废水中成分复杂，有各种干扰因素，干扰情况与选用的酸度有关，适当增加酸度可较好地克服某些金属的干扰。我们选用 20μg·L-1As10μg·L-1Se标准溶液，加入主要干扰元素50mg·L-1Cu和300mg·L-1Ni，并同时加入 Fe3+抑制干扰，加入不同体积的盐酸，测定荧光强度。试验结果表明，当加入盐酸体积为1～3mL时，荧光强度最大且稳定。因样品中已加酸处理，考虑节约成本，易于操作，故试验选用加入2mL盐酸。

2.5 硼氢化钾浓度的选择

硼氢化钾浓度对砷、硒的测定有明显的影响，且硼氢化钾的浓度愈大愈容易引起液相干扰。因此试验采用 5g·L-1，10g·L-1，15g·L-1，20g·L-1，30g·L-1，50g·L-1的硼氢化钾作浓度试验，试验结果得出，测定砷、硒在硼氢化钾浓度低，还原能力不够，荧光强度值低，随硼氢化钾浓度增大，荧光强度值逐渐增大。当硼氢化钾浓度为15～20g·L-1，荧光强度基本不变，硼氢化钾浓度进一步增加而荧光强度却下降，这是由于高浓度的硼氢化钾与酸反应产生大量氢气，稀释了待测元素氢化物浓度，造成荧光强度下降，试验选择硼氢化钾的浓度为20g·L-1可满足同时测定砷、硒的条件。