原子荧光光谱法同时测定聚氯化铝中的砷和汞

2013-10-17秦晓鹏陶福棠

无机盐工业 2013年3期

秦晓鹏，吴锴，陶福棠，李凯

（1.东莞市华清净水技术有限公司，广东东莞 523210；2.太仓市新星轻工助剂厂；3.深圳市中润水工业技术发展有限公司）

氢化物发生－原子荧光技术是近年来发展较快的一种新的分析技术，具有灵敏度高、干扰少、线性范围宽、可多元素同时分析等特点［1］。关于砷、汞的原子荧光光谱法联合测定已有报道，但未见在生活饮用水用聚氯化铝中应用。笔者用氢化物发生-原子荧光光谱法对生活饮用水用聚氯化铝中的砷和汞进行同时测定，结果令人满意。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

仪器：AFS-2202E双道原子荧光光度计。

试剂：1）砷标准使用液（0.1 μg/mL）。吸取 5 mL质量浓度为1 mg/mL的砷（国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院）标准溶液，置于50 mL容量瓶中，用体积分数为10%的盐酸稀释至刻度，混匀。再从中按10%逐级稀释2次，此时溶液中砷质量浓度为1.0 μg/mL。再吸取5 mL上述溶液置于50 mL容量瓶中，用体积分数为10%的盐酸稀释至刻度，混匀，此溶液为砷标准使用液，质量浓度为0.1 μg/mL。以上4种溶液保存于冰箱中。

2）汞标准使用液（0.1 μg/mL）。吸取 5 mL 质量浓度为1 mg/mL的汞（国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院）标准溶液，置于50 mL容量瓶中，用体积分数为5%的盐酸、质量浓度为0.5 g/L重铬酸钾稀释至刻度，混匀。再按10%逐级稀释2次，此时溶液中汞质量浓度为1.0 μg/mL。再吸取5 mL上述溶液置于50 mL容量瓶中，用体积分数为5%的盐酸、质量浓度为0.5 g/L重铬酸钾稀释至刻度，混匀，此溶液为汞标准使用液，质量浓度为0.1 μg/mL。以上4种溶液保存于冰箱中。

3）砷、汞混合标准系列。取100 mL容量瓶6个，依次加入 0.1 μg/mL 砷标准使用液 10.0、8.0、6.0、4.0、2.0、0.0 mL，再依次加入 0.1 μg/mL 汞标准使用液 2.0、1.6、1.2、0.8、0.4、0.0 mL，各加入 10 mL 盐酸、10 mL质量分数为10%的硫脲溶液，加入高纯水定容，混匀备测。添加标液时从高浓度开始添加，可降低操作引起的误差。标准溶液使用时现配。

4）氢氧化钾溶液（质量分数为0.2%）。称取2 g氢氧化钾（优级纯），溶于1000 mL高纯水中，混匀，若有沉淀，过滤后使用。

5）硼氢化钾（KBH4）溶液（质量分数为 1.5%）。称取15 g硼氢化钾（质量分数为98%，优级纯），溶于1000 mL质量分数为0.2%的氢氧化钾溶液中，放置冰箱中可存放2～4 d。

6）硫脲溶液（质量分数为10%）。称取10 g硫脲溶于100 mL容量瓶中，用高纯水定容，放置冰箱中可存放7 d。

7）盐酸（优级纯）、水为高纯水（水质电阻率5～10 MΩ·m）。

1.2 样品预处理

称取液体聚氯化铝5.0 g、固体聚氯化铝2.5 g，置于烧杯中，加入盐酸（1+1）3 mL，加热溶解样品，冷却后以水定容至100 mL，摇匀。从容量瓶中吸取5 mL溶液转移至50 mL比色管中，加入5 mL质量分数为10%的硫脲溶液、5 mL盐酸，加高纯水定容至50 mL，放置30 min后测定。同时做空白实验。

在样品预处理中，根据聚氯化铝中砷和汞含量的高低，可以将稀释倍数提高或降低，使测出结果在仪器测定范围内。

1.3 仪器工作条件

主要仪器参数：光电倍增管负高压280 V；原子化器高8 mm；砷空心阴极灯电流50 mA；汞空心阴极灯电流25 mA；载气流量400 mL/min；屏蔽气流量900 mL/min；读数时间 16.0 s；延迟时间 1.0 s。

1.4 样品测定

开机后设定好仪器条件并预热30 min，输入必要参数，先测定标准曲线，然后转入样品空白及样品溶液的测定。

2 结果与讨论

2.1 KBH4浓度的影响

KBH4具有强还原性，选择KBH4作为还原剂时KBH4的浓度对砷、汞的测定有影响。保持其他条件不变，在KBH4质量分数分别为1.0%、1.5%、2.0%、2.5%条件下测定砷、汞混合标准溶液最高点的荧光强度，结果见表1。表1结果表明，随着KBH4质量分数的增大汞荧光强度逐渐减弱、砷荧光强度逐渐增强。这是因为，汞不形成氢化物，只是被还原成气态的汞，若KBH4浓度过大，其产生过多的氢气反而会稀释汞的浓度。选择KBH4质量分数为1.5%时可同时满足砷、汞的测定。

表1 KBH4质量分数对荧光强度的影响

2.2 氢氧化钾浓度的影响

为保持硼氢化钾溶液的稳定性，可在溶液中加入氢氧化钾或氢氧化钠溶液。以氢氧化钾溶液质量分数分别为0.2%、0.5%、0.8%时测试标准溶液最高点的荧光强度，结果见表2。由表2可以看出，随着氢氧化钾质量分数的增大砷、汞的荧光强度降低。这是因为，氢氧化钾质量分数增大降低了反应的酸度，使硼氢化钾的稳定性降低。因此选择氢氧化钾质量分数为0.2%。

表2 氢氧化钾质量分数对荧光强度的影响

2.3 酸及酸度的选择

根据相关资料选用盐酸作介质，因为硝酸有负干扰作用，有可能被样品机体还原成亚硝酸根，降低预还原剂的作用［2-3］。试验表明，在盐酸质量分数为5%～10%时砷、汞的荧光强度随盐酸质量分数的增加而不断增加，在盐酸质量分数为10%时达到最大，但随着盐酸质量分数的继续增加汞的荧光强度有所下降。故选择盐酸质量分数为10%。

2.4 载气和屏蔽气的影响

载气流量对测定砷、汞的荧光强度存在一定的影响。载气是将生成的氢化物带入原子化器室进行原子化。为保证砷或汞的氢化物有足够的停留时间，载气流量要适当。为选择最佳载气流量，实验保持其他条件不变，改变载气流量，测定相应的荧光强度，结果见表3。表3结果表明，随着载气流量的不断增大，砷、汞的荧光强度不断降低。这是因为，过高的载气流量稀释了氢化物浓度，并使其在光路上的停留时间缩短［4］。当载气流量为300 mL/min时工作曲线不稳定，因此选择载气流量为400 mL/min。屏蔽气可防止外界空气进入原子化器，实验发现屏蔽气流量对荧光强度影响不大，故实验选择屏蔽气流量为900 mL/min。

表3 载气流量对荧光强度的影响

2.5 预还原剂的选择

据文献资料，溶液中加入硫脲能使5价砷还原为3价砷，且硫脲对其他金属离子有掩蔽作用，能降低金属离子和硝酸根的干扰［5］。实验可采用硫脲、硫脲-抗坏血酸作为预还原剂。通过实验发现，单独选用硫脲与选用硫脲-抗坏血酸作预还原剂对测定液体聚氯化铝和固体聚氯化铝有同等的效果。实验选用硫脲作为预还原剂，硫脲质量分数为10%。