原子吸收法快速测定汽油中的铅、锰和铁

2013-09-13杨智灵

郑州大学学报(工学版) 2013年4期

杨智灵

(河南省产品质量监督检验院，河南郑州450004)

0 引言

随着我国汽车工业的快速发展，汽油的用量不断增大.由于汽油中铅、锰和铁的含量对油品的质量及环境污染有较大影响，所以其铅、锰和铁的含量列入了国家标准中的强制检测指标［1］.标准中指出，汽油中铅含量≤0.005 g/L，锰含量≤0.016 g/L，铁含量≤0.010 g/L.为了保证汽油的质量，有效保护环境和人体健康，准确测定汽油中铅、锰和铁的含量具有十分重要的意义.国标GB 8020—87、SH/T 0711—2002和SH/T 0712—2002中分别制定了汽油中铅、锰和铁的测定方法［2-4］.这些方法存在以下问题:(1)过程较复杂、各元素处理方法各异，直接导致检测时间较长［5］;(2)测试过程中均需试剂氯化甲基三辛基铵，测定锰、铁时标准品为磺酸锰和二环戊二烯基合铁，这些药品不易购置;(3)GB 8020—87中铅的定量下限为2.5～25 mg·L-1，而目前市场上汽油中铅含量一般为≤0.2 mg·L-1，部分在＜0.1 mg·L-1，国标方法定量下限太高.因此，找到一种快速、准确、有效的汽油中铅、锰和铁的测定方法是目前亟待解决的问题.

基于此，笔者采用原子吸收法测定汽油中铅、锰和铁，用浓硫酸对样品进行碳化处理，然后采用混合酸(HNO3:HClO4)对其进行消解，消解液采用原子吸收分光光度计即可一次性、快速、连续测定样品中铅、锰和铁的含量.实验结果表明，笔者所采取的方法是一种测定汽油中铅、锰和铁快速、有效、实用的方法.

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

日本日立公司Z-8200原子吸收分光光度计.

仪器测定条件为铅含量测定:波长为283.3 nm;狭缝宽度为1.30 nm;锰含量测定:波长为279.6 nm;狭缝宽度为0.40 nm;铁含量测定:波长为248.3 nm;狭缝宽度为0.20 nm;其它测试条件相同为:空心阴极灯电流为5.5 mA;燃烧器高为7.5 mm，火焰类型是空气/乙炔，空气流量为15 L·min-1，乙炔流量为1.0 L·min-1.

标准试剂:铅标准溶液(GSB 04—1742—2004):浓度 1 000 mg·L-1，介质溶液(1.0 mol·L-1HNO3)，国家标准物质研究中心;锰标准溶液(GSB04—1736—2004):浓度 1 000 mg·L-1，介质溶液(1.0 mol·L-1HNO3)，国家标准物质研究中心;铁标准溶液(GSB 04—1726—2004):浓度1 000 mg·L-1，介质溶液(1.0 mol·L-1HNO3)，国家标准物质研究中心.

实验用水为自制双蒸去离子水.

1.2 实验方法

1.2.1 样品的处理

取汽油样品2.0 mL于三角烧瓶中，向其中加入浓硫酸2.0 mL，将三角瓶置于电热板上，将样品碳化，然后向其中加入混合酸(HNO3和HClO4的体积比为4∶1)，消解碳化后的样品，必要时补加一定量的混合酸至样品为透明(无色或浅黄色)，冷却至室温后转移至10 mL容量瓶中定容备用，同时做空白样.

1.2.2 标准溶液的配制

铅标准溶液系列:吸取10.0 mL铅标准溶液，置于100 mL容量瓶中，用1.0 mol·L-1HNO3溶液稀释至刻度，混匀，得100 mg·L-1铅标准使用液.准确量取铅标准使用液 0 mL、0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL，将其加入100 mL 容量瓶中，用1.0 mol·L-1HNO3溶液稀释至刻度，混匀，配置成 0 mg·L-1、0.5 mg·L-1、1.0 mg·L-1、2.0 mg·L-1、4.0 mg·L-1铅标准溶液系列，备用;

锰标准溶液系列:吸取10.0 mL锰标准溶液，置于100 mL容量瓶中，用1.0 mol·L-1HNO3溶液稀释至刻度，混匀，得100 mg·L-1锰标准使用液.准确量取锰标准使用液0 mL、0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL，将其加入100 mL 容量瓶中，用1.0 mol·L-1HNO3溶液稀释至刻度，混匀，配置成 0 mg·L-1、0.5 mg·L-1、1.0 mg·L-1、2.0 mg·L-1、4.0 mg·L-1锰标准溶液系列，备用;

铁标准溶液系列:吸取10.0 mL铁标准溶液，置于100 mL容量瓶中，用1.0 mol·L-1HNO3溶液稀释至刻度，混匀，得100 mg·L-1铁标准使用液.准确量取铁标准使用液0 mL、0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL，将其加入100 mL 容量瓶中，用1.0 mol·L-1HNO3溶液稀释至刻度，混匀，配置成 0 mg·L-1、0.5 mg·L-1、1.0 mg·L-1、2.0 mg·L-1、4.0 mg·L-1铁标准溶液系列，备用.

1.2.3 样品的测定

用配置好的铅、锰、铁标准溶液系列按照仪器测定条件测定，绘制相应标准曲线，并在同一条件下测定样品溶液中被测元素的吸光度，同时，采用标准方法对样品进行测定.

2 结果与讨论

2.1 铅、锰和铁的标准曲线和检出限

在仪器测定条件下，按照实验方法分别测定不同浓度铅、锰及铁标准溶液的吸光度，根据测得吸光度绘制相应的铅、锰及铁标准工作曲线，见图1.由图1可知，铅、锰和铁标准溶液的质量浓度在0～4 mg·L-1范围内均呈线性关系，铅的线性回归方程为A1=0.004 32 C1+0.000 27，相关系数R2为 0.999 9;锰的线性回归方程为 A2=0.033 86 C2+0.000 13，相关系数R2为0.999 4;铁的线性回归方程为A3=0.016 34 C3+0.003 2，相关系数R2为0.999 7，线性关系良好.平行测定铅、锰及铁空白样溶液各11次，得到铅、锰及铁的检出限分别为:0.023 mg·L-1、0.068 mg·L-1和0.012 mg·L-1，均远低于国标中的定量下限:2.5 mg·L-1、0.25 mg·L-1和 2.0 mg·L-1.

图1 铅、锰和铁标准工作曲线Fig.1 The standard curve of lead，manganese and iron

2.2 测试方法的精密度与准确度

2.2.1 重复性实验

为了验证本实验样品处理及测定方法的精密度，在仪器测定条件下，按照实验方法取市售汽油样品1#，测定其中铅、锰及铁的含量，测定次数为11次，所得结果见表1.

由表1可以看出，在实验方法下，汽油样品1#测定11次，铅、锰及铁的平均误差分别为:0.012 4、0.010 1 和0.014 7，均低于0.02;相对标准偏差分别为:0.013 9、0.011 0和0.018 2，均低于0.02.以上表明本实验所采用的方法平均误差和相对标准偏差均很低，具有较好的精密度.

2.2.2 样品的加标回收率

为了验证本实验样品处理及测定方法的准确度，在仪器测定条件下，按照实验方法取市售汽油样品1#，文献［6］的方法进行了铅、锰及铁的加标回收实验，结果见表2.

由表2可知，实验得到铅、锰及铁的加标回收率分别为:铅92.5% ～98.1%，锰95.6% ～106.2%，铁96.8% ～107.1%.以上表明本实验方法回收率高，具有较好的准确度.

表1 重复性实验结果Tab.1 The repetitive experimental results

表2 加标回收实验结果Tab.2 Theaddition recovery experimental results

2.3 样品的测定

按照实验部分1.2中的实验方法，取市场上汽油样品 5 种，标为 1#，2#，3#，4#，5#，分别采用本文方法和国标方法对样品中的铅、锰及铁的含量进行测定，结果见表3.

由表3可知，采用本实验方法测定的汽油中铅、锰及铁的含量与相应国标方法间的相对误差分别为:铅0.98% ～2.46%，锰1.55% ～3.40%，铁1.40% ～3.12%，这表明本实验方法可靠.

3 结论

笔者采用原子吸收法测定汽油中的铅、锰和铁，以消解的方式对样品进行预处理，该方法简便、快捷，克服了国标方法繁琐、耗时、预处理试剂不易购得的缺陷.在质量浓度范围为0～4 mg·L-1，铅、锰和铁标准溶液均呈良好的线性关系，铅、锰和铁的检出限分别为:0.023 mg·L-1、0.068 mg·L-1和 0.012 mg·L-1，均远低于国家标准中的定量下限.重复性实验得到方法的平均误差和相对标准偏差均很低，方法的精密度好;样品加标回收实验的回收率高，方法准确度高.采用笔者方法和国标方法对5种市售汽油中铅、锰和铁进行了测定，方法间的相对误差均在3.5%以内，方法可靠.本方法适合于汽油中的铅、锰、铁的快速测定.