聚氨酯泡沫富集-电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定土壤及水系沉积物中铊含量

高倩倩 刘海波 刘永玉 张 园

(厦门紫金矿冶技术有限公司，福建 厦门 361100 )

0 引言

铊是一种高度分散的稀有金属元素，在土壤矿物中分布不均，且丰度很低。铊具有高毒性，是被我国优先列入的有毒元素，随着大量矿产资源的开采及矿石的加工冶炼，铊很可能进入土壤、水体、大气等环境中[1]。由于铊含量的不均匀性及其样品的复杂性，因此一种合理的分离富集方法对铊的测定至关重要。目前铊的分离富集方法主要有溶剂萃取、离子交换、电化学萃取、沉淀法等，这些富集方法均比较复杂，不便于操作且富集效果不甚理想[2]。本文采用以聚氨酯泡沫富集铊的方法，该法具有很高的分离选择性及浓缩倍数，为土壤矿物中痕量铊的测定奠定了基础，保证了测定结果的准确性和方法的灵敏度。铊的测定方法主要有极谱法[3-4]、分光光度法[5]、原子吸收光谱法[6-7]及质谱法[8]等，质谱法对铊的测定结果比较理想，但是仪器本身价格相对昂贵。本文以ICP-AES法结合聚氨酯泡沫富集对土壤及水系沉积物中铊含量进行测定，灵敏度高，方法检出限低，准确度及精密度结果令人满意，是一种理想的土壤及水系沉积物中铊含量的测定方法。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

2100DV电感耦合等离子体原子发射光谱仪(珀金埃尔默股份有限公司)；BS210S电子天平(北京赛利斯仪器系统有限公司)；ALH1-1005-U理化分析型超纯水机(重庆颐洋企业发展有限公司)。

铊标准储备溶液(1 000 μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心)。

铊标准溶液(5 μg/mL)：移取0.5 mL铊标准储备溶液于1 00 mL容量瓶中，以HNO3(5%)溶液定容，摇匀，待用。

FeCl3溶液(50 mg/mL)：称取242.5 g FeCl3·6H2O溶于1 000 mL容量瓶中，加入30 mL王水(1+1)，以纯水溶解，定容至刻度，摇匀，待用。

聚氨酯泡沫：盐酸(10%)溶液中煮沸30 min，洗净，待用；盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸、双氧水均为分析纯；实验用水为三级纯水。

1.2 实验方法

称取0.50 g的试样(准确至0.000 1 g)于聚四氟乙烯坩埚中，加少量水润湿。加入10 mL HCl置于电炉上煮至微沸，稍冷加入3 mL HNO3，8 mL HF及2 mL HClO4。低温加热至白烟冒毕，冷却片刻后加入新配制的30 mL王水(1+1)，煮至澄清，冷却，转移至250 mL锥形瓶中，加入1 mL过氧化氢，1 mL三氯化铁溶液，加水至100 mL，加入已处理好的聚氨酯泡沫2块，于振荡器中振荡30 min，取出泡沫并反复挤压、冲洗，挤干，将泡沫置于盛有10 mL HNO3(1%)的25 mL的比色管中，沸水浴中解脱30 min，趁热取出泡沫，待溶液冷却至室温，摇匀，待测。

1.3 标准工作曲线绘制

分别移取0.00，0.50，1.00，1.50，2.00，2.50，3.00 mL铊标准溶液(5 μg/mL)，于一组250 mL锥形瓶中，分别加入30 mL王水(1+1)，1 mL过氧化氢，1 mL三氯化铁溶液，加水至100 mL，加入聚氨酯泡沫2块。于振荡器中振荡30 min，取出泡沫并反复挤压、冲洗，挤干，将泡沫置于盛有25 mL HNO3(1%)的25 mL的比色管中，沸水浴中解脱30 min，趁热取出泡沫，待溶液冷却至室温，摇匀，待测。此标准溶液工作曲线浓度分别为：100，200，300，400，500，600 μg/L。

2 结果与讨论

2.1 仪器最佳工作条件

仪器工作参数见表1。

表1 仪器工作参数Table 1 Parameters of the instrument /(L·min-1)

2.2 方法条件实验

由于铊属于高度分散的稀有元素，通常在土壤及水系沉积物中含量极低，因此有必要采取一定的分离富集手段以提高其分析灵敏度，根据文献记载，孙晓玲等[9]提出在王水-Fe3+-H2O2体系中，泡沫可定量吸附铊。据此采用正交实验，对实验条件进行选择优化，以L16(45)正交设计表，对泡沫吸附酸度(A，王水浓度)、过氧化氢加入量(B)、三氯化铁加入量(C)、解脱液酸度(D，HNO3浓度)及解脱时间(E)5个因素进行4个水平的考察，从而确定最佳实验条件，见表2。实验结果见表3。

表2 正交实验因素水平考察Table 2 Factors and levels of the orthogonal tests

表3 正交实验结果Table 3 Results of the orthogonal tests

根据表3可以看出，对实验结果影响因素排序为解脱液酸度>三氯化铁加入量>解脱时间>过氧化氢加入量>泡沫吸附酸度，实验的最佳条件为A2B0C0D1E2，即泡沫吸附酸度为王水(15%)、过氧化氢加入量为1 mL，三氯化铁加入量为1 mL、解脱液为HNO3(1%)、解脱时间为30 min。经测定，在此最佳条件下，回收率为95%～105%。

2.3 方法干扰实验

因聚氨酯泡沫对铊的分离选择性较好，已排除很多离子的干扰，故针对ICP-AES法中与铊发射光谱相近的几种元素做干扰实验。实验证明共存离子浓度Cu2+(6 mg/mL)，Ca2+(6 mg/mL)，Ag+(6 mg/mL)时对铊的测定无明显干扰，回收率在95%～105%。

2.4 方法检出限

按样品分析手续，制备空白溶液10份，根据选定的仪器最佳工作条件进行测定，以3倍标准偏差计，方法的检出限为0.01 mg/L，满足分析要求。

2.5 方法的准确度实验

为检验方法的准确性，对土壤及水系沉积物成分分析标准物质进行测定，将ICP-AES法的测定值与标准值进行对比，结果见表4。由表4可以看出，本法的测定结果与标准值相符，方法的相对误差均小于10%。

表4国家一级标准物质分析结果

Table4Analyticalresultsfornationalstandardreferencematerials/(μg·g-1)

2.6 方法的精密度实验

选择土壤及水系沉积物成分分析标准物质，每个样品平行测定10次，按照本文所述分析方法溶解及测定样品中铊含量，结果见表5。由表5可以看出，方法的相对标准偏差在1.9%～4.9%，满足分析要求。

表5 方法精密度实验Table 5 Precision tests of the method (n=10) /(μg·g-1)

3 结语

样品经HCl-HNO3-HF-HClO4分解后，利用聚氨酯泡沫对铊富集以提高分析灵敏度，以ICP-AES法对解脱液中铊含量进行测定，方法的检出限为0.01 mg/L。利用正交实验，对方法分析条件进行优化，确定最佳实验条件。对土壤及水系沉积物成分分析标准物质进行测定，相对标准偏差在1.9%～4.9%，该方法操作简单，准确度及精密度均满足分析要求，是一种理想的土壤及水系沉积物中铊含量的测定方法。

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