韓 笑,周 多

（東北電力科學(xué)研究院有限公司,遼寧 沈陽(yáng) 110006）

原子吸收光譜法是分析化學(xué)領(lǐng)域中一種重要的分析方法。該方法既可做某些常量組分測(cè)定,又能做10-6級(jí)微量測(cè)定,可準(zhǔn)確測(cè)定水中低含量的Cu、Pb、Zn、Ba、Sr、Mn、Cd、Fe等元素,對(duì)水質(zhì)分析檢測(cè)有很重要的實(shí)際意義?；痣姀S中水中的Ba、Sr、Mn等重金屬元素的含量一般很低,采用常規(guī)化學(xué)分析方法往往不能將其準(zhǔn)確檢出。

1 原子吸收分光光度法的工作原理

原子吸收分光光度法（AAS）是基于試樣蒸氣對(duì)待測(cè)元素特征譜線（共振線）的吸收特性來(lái)測(cè)定試樣中待測(cè)元素含量的分析方法。其工作原理是將被分析物質(zhì)以適當(dāng)方法轉(zhuǎn)變?yōu)槿芤?并將溶液以霧狀引入原子化器。此時(shí),被測(cè)元素在原子化器中原子化為基態(tài)原子蒸氣。當(dāng)光源發(fā)射出與被測(cè)元素吸收波長(zhǎng)相同的特征譜線通過火焰中基態(tài)原子蒸氣時(shí),光因被基態(tài)原子所吸收而減弱,其減弱的程度（吸光度）在一定條件下,與基態(tài)原子的數(shù)目（元素濃度）之間的關(guān)系遵守朗伯—比耳定律。被基態(tài)原子吸收后的譜線,經(jīng)分光系統(tǒng)分光后,由檢測(cè)器接收,轉(zhuǎn)換為電信號(hào),再經(jīng)放大器放大,由顯示系統(tǒng)顯示出吸光度或光譜圖。

2 儀器與試劑

2.1 儀器

WFX210型原子吸收分光光度計(jì)（北京瑞利光學(xué)儀器廠）

HL-1型鈣、鎂、銅、鋅、錳空心陰極燈（河北寧強(qiáng)光源廠）

DB-1型不銹鋼電熱板（江蘇金壇金城國(guó)勝實(shí)驗(yàn)儀器廠）

試驗(yàn)所用玻璃儀器均經(jīng)HNO3∶H2O（2∶5,v/ v）浸泡12 h以上,取出后經(jīng)去離子水洗凈,晾干,備用。

2.2 試劑

硝酸（優(yōu)級(jí)純）（北京益利精細(xì)化學(xué)品有限公司）

高氯酸（優(yōu)級(jí)純）（天津市鑫源化工廠）

去離子水（實(shí)驗(yàn)室自制）

氬氣（純度99.8%）

鋇標(biāo)準(zhǔn)溶液（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心）

鍶標(biāo)準(zhǔn)溶液（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心）

錳標(biāo)準(zhǔn)溶液（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心）

2.3 樣品

本次試驗(yàn)測(cè)定的樣品為2010年8月19日普蘭店中水水樣。

2.4 樣品的處理

精密吸取100m L水樣置于150 mL三角瓶中,加入0.5m L硝酸,置于熱板上110℃小火加熱,確保水樣不沸騰。蒸至30～40mL冷卻,定量轉(zhuǎn)移至100mL量瓶中,以0.5%硝酸定容。

3 試驗(yàn)方法與結(jié)果

3.1 原子吸收測(cè)定條件

各元素的最佳儀器工作條件見表1。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制

將鋇、鍶、錳各元素的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液用0.5%硝酸逐級(jí)稀釋配制成一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液,按表1中試驗(yàn)條件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定,以吸光值對(duì)濃度進(jìn)行回歸計(jì)算,結(jié)果各元素吸光值與濃度呈良好的線性關(guān)系,圖1為鋇元素標(biāo)準(zhǔn)工作曲線,圖2為鍶元素標(biāo)準(zhǔn)工作曲線,圖3為錳元素標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

表1 原子吸收儀器工作條件

3.3 儀器精密度試驗(yàn)

取鋇、鍶、錳各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線中間濃度,連續(xù)測(cè)定6次,計(jì)算吸光度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差（RSD）,結(jié)果分別為0.65%、0.68%、0.29%。表明儀器分析精密度良好。結(jié)果見表2。

表2 精密度試驗(yàn)結(jié)果（n=6）

表3 水樣測(cè)定結(jié)果

3.4 樣品測(cè)定

按表1中儀器工作條件,對(duì)待測(cè)水樣進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果見表3。

4 分析討論

4.1 石墨爐條件的選擇

a.干燥溫度不宜過高,以免空白標(biāo)準(zhǔn)溶液、元素儲(chǔ)備液、待測(cè)樣品揮發(fā)過快,影響測(cè)量精度。

b.對(duì)于難原子化的元素可以設(shè)定斜坡加熱,使受熱更完全,利于原子化階段的升溫。

c.選擇合適原子化的最低溫度,延長(zhǎng)石墨管的使用壽命,減少石墨管的損耗。

d.沖洗溫度至少比原子化溫度高100℃。

4.2 程序升溫、光學(xué)控溫

本試驗(yàn)在消解過程中采用程序升溫,使樣品消解更完全,測(cè)定更準(zhǔn)確。鋇元素屬于難原子化元素,將原子化溫度設(shè)定在2 600～2 700℃,采用光學(xué)控溫模式,測(cè)得的吸光值結(jié)果較大,且穩(wěn)定。

4.3 石墨爐原子吸收法的優(yōu)點(diǎn)

a.選擇性高、干擾少。分析不同元素需選擇不同的元素?zé)?共存元素對(duì)被測(cè)元素不產(chǎn)生干擾,一般不需要分離共存元素就可以進(jìn)行測(cè)定。

b.靈敏度高,石墨爐原子吸收分光光度法可測(cè)到10-9g/m l數(shù)量級(jí)。

c.測(cè)定的范圍廣?？捎脕?lái)測(cè)定70多種元素,既可做痕量組分分析,又可做常量組分測(cè)定。

d.操作簡(jiǎn)便,分析速度快,已在輕工、農(nóng)藥、醫(yī)藥、食品及環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面得到廣泛應(yīng)用。

4.4 石墨管的使用

實(shí)際測(cè)量過程中石墨爐的溫度平均達(dá)到2 500～3 000℃,對(duì)石墨管的損耗非常大。在測(cè)定鋇的試驗(yàn)中,石墨爐的實(shí)際溫度可以達(dá)到3 000℃以上,因此要格外注意石墨管的狀態(tài),當(dāng)在測(cè)量的過程中發(fā)現(xiàn)吸光值的曲線波動(dòng)很大,出現(xiàn)異常時(shí),應(yīng)立即停止試驗(yàn)檢查石墨管是否燒斷。石墨管燒斷的危害巨大,斷裂的碎片殘留在石墨爐中會(huì)造成吸光值偏差,甚至可能燒壞石墨爐電源。發(fā)現(xiàn)石墨管斷裂后,應(yīng)該將石墨管的碎片徹底清理干凈,更換新管。圖4為石墨管燒斷時(shí)吸光值曲線。

圖4 石墨管燒斷時(shí)的圖形

4.5 玻璃器皿的準(zhǔn)備

玻璃對(duì)元素的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液有強(qiáng)的吸附作用。因此,試驗(yàn)用的玻璃器皿應(yīng)用去離子水沖洗干凈,自然晾干,經(jīng)HNO3∶H2O（2∶5,v/v）浸泡12 h以上,取出后經(jīng)去離子水洗凈、晾干、備用。

4.6 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的存放

配制好的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液在聚四氟乙烯瓶中存放,同一元素同一濃度的儲(chǔ)備液應(yīng)固定使用同一器皿,以減少誤差。

4.7 硝酸的使用

配置標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液所用的硝酸對(duì)吸光值有一定影響。新的硝酸應(yīng)該進(jìn)行空白試驗(yàn),如果空白值過大應(yīng)避免使用,更換硝酸。

5 結(jié)論

本試驗(yàn)方法準(zhǔn)確簡(jiǎn)便,重現(xiàn)性良好,是研究水中微量金屬元素含量的有效方法,并且檢測(cè)成本相對(duì)較低,易于推廣。原子吸收法可以在分析火電機(jī)組給水、蒸汽中發(fā)揮作用。如檢測(cè)水中的微量元素,判斷熱力系統(tǒng)的腐蝕傾向,評(píng)價(jià)設(shè)備的健康狀態(tài)及所用工藝的合理程度。

[1] 李昌厚.原子吸收分光光度計(jì)儀器及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社,2006.

[2] 劉玉申,尹 華,吳小來(lái).原子吸收分光光度法中的干擾及消除[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù),2010,（2）：49-51.