火焰原子吸收光谱法测定钙镁背景吸收校正问题的探讨

作者简介：王楠沂（1979—），女，云南昆明人,工程师,主要从事环境监测工作。中图分类号：O657.131文献标识码：A文章编号：16749944(2014)05020102

1引言

钙、镁广泛地存在于各种类型的天然水中,是构成水中硬度的主要成份。钙主要来源于含钙岩石(如石灰岩)的风化溶解,镁主要是含碳酸镁的白云岩以及其他岩石的风化溶解产物。在测定钙和镁的总量即总硬度时,EDTA滴定法是最为精典的方法,且操作简便;分别测定钙、镁离子浓度时,离子色谱法灵敏度较高,测定值较为稳定,原子吸收光谱法受火焰条件、试样有背景吸收等因素影响,在实际测量中数据准确性及重现性均不如离子色谱法。为了解原子吸收光谱法中试样有背景吸收对钙、镁离子浓度测定的影响,经过多次试验,对原子吸收光谱法测定钙、镁离子浓度时背景扣除的问题进行了研究和探讨。

2材料与方法

2.1火焰原子吸收光谱法原理

将试液喷入火焰中,使钙、镁原子化,在火焰中形成的基态原子对特征谱线产生选择性吸收。由测得的样品吸光度和校准溶液的吸光度进行比较,确定样品中被测元素的浓度。选用422.7nm共振线的吸收测定钙,用285.2nm共振线的吸收测定镁［1］。

2.2仪器和试剂

仪器选用AA-6300原子吸收分光光度计(日本)、钙、镁自吸收空心阴极灯、玻璃量具。以上仪器、量具均经检定合格。

试剂选用钙、镁标准溶液及已知浓度溶液(均为国家环境保护部标准样品研究所提供)、实验用水均为新鲜的超纯水。

3方法与讨论

火焰类型为空气-乙炔型,固定乙炔流量为2.0L/min,空气流量为15L/min,调节燃烧器原点位置在7mm。样品背景吸收的扣除拟采用连续光源背景校正和自吸效应背景校正两种方法。

3.1连续光源背景校正

连续光源背景校正是利用空心阴极灯辐射的锐线光谱所测得原子吸收和背景吸收的总吸光度值与连续光源辐射的连续光谱所测得的背景吸收的吸光度值之差,得到待测元素原子吸光度值,从而达到扣除背景的目的［2］。常用氚灯作为背景校正的光源,本次实验所用的氚灯可发射190nm~430nm的连续光谱。

3.2自吸效应背景校正

自吸效应背景校正是利用双脉冲供电空心阴极灯来扣除背景的方法,即用低电流脉冲供电空心阴极灯产生的发射线,测得原子吸收和背景吸收的吸光度值,用高电流脉冲使空心阴极灯产生有强自吸的变宽谱线,测得背景吸收的吸光度值,两次测定吸光值相减,得到待测元素原子吸光度值,从而达到扣除背景的目的［3］。

3.3钙、镁的测定

配制钙、镁标准溶液并设定原子吸收分光光度仪器参数(表1)。

表1原子吸收分光光度仪参数

元素波长/nm狭缝/nm灯电流/mACa422.550.7低10,高600Mg285.200.7低8,高500

3.3.1钙的测定

分别用BGC-D2和BGC-SR方式点灯,新鲜超纯水调零,1%HNO3溶液测定空白,钙的标准曲线制作见表2。

表2钙标准曲线

含Ca浓度/(mg/L)0.51.02.03.04.05.0ABS(BGC-D2)0.04980.09270.16470.22710.28800.3484结果y=a+bx,a=0.0256,b=0.0656,=0.9986ABS(BGC-SR)0.00920.01960.04010.06030.07880.0980结果y=a+bx,a=4.110×10-5,b=0.0197,=0.9998

已知标准溶液浓度为1.41±0.08mg/L,平行测定5次,氚灯扣背景法测定值分别为2.25mg/L、2.16mg/L、2.14mg/L、2.13mg/L,2.11mg/L,测定值均不在允许误差范围。自吸收灯扣背景法测定值分别为1.33mg/L、1.29mg/L、1.38mg/L、1.36mg/L、1.39mg/L,测定值相对误差为-4.26%。

3.3.2镁的测定

分别用BGC-D2和BGC-SR方式点灯,新鲜超纯水调零,1%HNO3溶液测定空白,镁的标准曲线制作见表3。

表3镁标准曲线

含Mg浓度/(mg/L)0.050.100.200.300.400.50ABS(BGC-D2)0.01110.02370.04770.07080.09590.1194结果y=a+bx,a=-6.403×10-4,b=0.240,=0.9999ABS(BGC-SR)0.00610.01460.02590.03910.04900.0574结果y=a+bx,a=-2.547×10-3,b=0.114,=0.9959

已知标准溶液浓度为0197±0015mg/L,平行测定5次,氚灯扣背景法测定值分别为0191mg/L、0186mg/L、0187mg/L、0194mg/L、0193mg/L,测定值相对误差为-356%,且5个测定值均在允许误差范围内。自吸收灯扣背景法测定值分别为0241mg/L、0248mg/L、0231mg/L、0237mg/L、0220mg/L,测定值相对误差为193%,且5个测定值均不在允许误差范围内。

3.4数据分析

两种扣除背景法分别用于测定已知钙、镁离子浓度的标准溶液,结果见表4。

表4两种背景校正法测定钙、镁数据统计

方法CaMg测定浓度范围/(mg/L)相对误差/%RSD/%测定浓度范围/(mg/L)相对误差/%RSD/%连续光源背景校正2.11~2.25+53.22.520.186~0.194-3.61.88自吸效应背景校正1.29~1.39-4.33.010.220~0.248+19.34.51

根据对同一已知浓度标准样品进行的测定显示,分析钙无素时,连续光源背景校正法所测数值均不在已知样允许误差范围内,相对误差达到53.2%;自吸效应背景校正法所测数据中有1个低于已知样允许误差范围,平均浓度相对误差为-4.3%。分析镁元素时,连续光源背景校正法所测数值均在已知样允许误差范围内;自吸效应背景校正法所测数据均高于已知样允许误差范围,相对误差为19.3%。

4结语

背景吸收是一种非原子吸收现象,多数文献认为主要来自光散射(微固体颗粒引起)、分子吸收、火焰产生吸收等现象。尽管本次实验用氚灯可发射的波长覆盖了钙、镁测定波长,理论上来讲用连续光源背景校正可以扣除背景吸收,但本次实验数据显示,当火焰条件固定,测定钙元素时,选择自吸效应背景校正法的测定准确度高于连续光源背景校正法;测定镁元素时,连续光源背景校正法的测定准确度高于自吸效应背景校正法。

参考文献：

［1］ 国家环境保护总局.GB11905-89水质钙和镁的测定原子吸收分光光度法［S］.北京:中国标准出版社,1989.

［2］ 国家环境保护总局.GB/T15337-2008原子吸收光谱分析法通则［S］.北京:中国标准出版社,2008.

［3］ 李华昌,高介平,符斌.ATC006原子吸收光谱分析技术(第一版)［M］.

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