原子吸收分光光度法測(cè)定水中微量鎘

（上海金山自來(lái)水有限公司,上海 201599）

1 研究意義及內(nèi)容

鎘存在于絕大多數(shù)淡水中，含量低于1μg/L。人體內(nèi)本沒(méi)有金屬鎘，存在于人體內(nèi)的鎘元素多是因?yàn)槿藗兯畹沫h(huán)境惡劣，空氣污染嚴(yán)重，經(jīng)呼吸道進(jìn)入體內(nèi)[1]。

優(yōu)化火焰原子化法和石墨爐原子化法的工作條件，可檢測(cè)水中的微量元素銅和鎘含量，避免水中金屬元素超標(biāo)引發(fā)疾病，從而提高人們生活飲用水的質(zhì)量。

石墨爐原子化法檢測(cè)水中鎘含量，需要先優(yōu)化石墨爐原子化法的工作參數(shù)，包括燈電流、干燥溫度、原子化溫度和清除溫度等，再通過(guò)靈敏度、精密度和加標(biāo)回收率考察在優(yōu)化后的工作條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2 石墨爐原子化法測(cè)定水中鎘含量

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器、試劑

AAnalyst-800原子吸收分析儀：珀金埃爾默儀器有限公司(Perkin Elmer)。

AS-800 自動(dòng)取樣器：珀金埃爾默儀器有限公司(Perkin Elmer)。

鎘空心陰極燈：珀金埃爾默儀器有限公司(Perkin Elmer)。

硝酸（Analytical Reagent）：上海長(zhǎng)城華美儀器化劑有限公司。

鎘元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(100mg/L)：中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院。

實(shí)驗(yàn)室用水：新制備的去離子水。

移液管、燒杯、容量瓶等玻璃儀器均用硝酸(1+1)浸泡24h后，再用去離子水清洗兩次，最后用流動(dòng)的去離子水沖洗。

2.2 實(shí)驗(yàn)

石墨爐法檢測(cè)鎘原子吸收分析儀的推薦參數(shù)，如表1所示。

表1 鎘-推薦及實(shí)際工作參數(shù)

（1）以10μg/L鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液為待測(cè)試液；調(diào)節(jié)燈電流26mA～6mA，設(shè)定其他測(cè)定條件，如表1所示；連續(xù)測(cè)定5次，計(jì)算5次所測(cè)得的吸光度(A)；考察燈電流對(duì)靈敏度的影響。

（2）以10μg/L鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液為待測(cè)試液；調(diào)節(jié)灰化溫度300℃～500℃，設(shè)定燈電流4mA，干燥溫度110℃，其他測(cè)定條件如表1所示；連續(xù)測(cè)定5次，計(jì)算5次所測(cè)得的吸光度(A)；考察灰化溫度對(duì)靈敏度的影響。

（3）以10μg/L鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液為待測(cè)試液；調(diào)節(jié)原子化溫度1 200℃～1 600℃，設(shè)定燈電流4mA，干燥溫度110℃，灰化溫度400℃，其他測(cè)定條件如表1所示；連續(xù)測(cè)定5次，計(jì)算5次所測(cè)得的吸光度(A)；考察原子化溫度對(duì)靈敏度的影響。

（4）選定工作條件如表1所示。

（5）用100mg/L的鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液在1%的硝酸介質(zhì)中逐級(jí)稀釋配置濃度為0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0μg/L的鎘標(biāo)準(zhǔn)使用液；按照檢測(cè)方法，檢測(cè)不同濃度待測(cè)試液的吸光度。

（6）配制1μg/L鎘標(biāo)準(zhǔn)使用液。取1μg/L鎘待測(cè)試樣按實(shí)驗(yàn)方法，設(shè)定優(yōu)化后的最佳工作參數(shù)，做10組平行實(shí)驗(yàn)，對(duì)鎘元素測(cè)定吸光度。

（7）配制10μg/L鎘標(biāo)準(zhǔn)使用液、20μg/L鎘標(biāo)準(zhǔn)使用液。取兩份0.5μg/L、1μg/L的鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液49mL，分別再加入10μg/L鎘標(biāo)準(zhǔn)使用液、20μg/L鎘標(biāo)準(zhǔn)使用液1mL，混合均勻，按實(shí)驗(yàn)方法，設(shè)定優(yōu)化后的最佳工作參數(shù)，對(duì)鎘元素測(cè)定吸光度。

2.3 結(jié)果與討論

2.3.1 波長(zhǎng)的選擇

通常元素?zé)舭l(fā)射出的特征光譜有若干個(gè)波長(zhǎng)，一般選擇最靈敏的，可以提高檢測(cè)的靈敏度和獲得較低的檢出限。檢測(cè)時(shí)，為了提高穩(wěn)定性，檢測(cè)含量較高的試樣可以選擇次靈敏的。鎘在水中含量較少，故選用的最靈敏光譜波長(zhǎng)為228.8nm[2]。

2.3.2 燈電流對(duì)信號(hào)的影響

在實(shí)際實(shí)驗(yàn)研究工作中，選擇合適的燈電流時(shí)，最合適的燈電流應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，使光源的發(fā)射強(qiáng)度穩(wěn)定，信噪比高，靈敏度和檢出限配合適當(dāng)?？招年帢O燈在使用前通常需要預(yù)熱10min～30min[2]。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 不同燈電流對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響

表3 不同灰化溫度對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響

表4 不同原子化溫度對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響

表5 鎘-優(yōu)化后的實(shí)際工作條件參數(shù)

表6 待測(cè)試液的檢測(cè)結(jié)果

由表2可知：靈敏度隨著燈電流的增加而減小，燈電流在46mA～6mA時(shí)，靈敏度較穩(wěn)定且峰光滑無(wú)肩峰，因此應(yīng)選擇燈電流4mA，此時(shí)靈敏度、能量值較大。

2.3.3 干燥溫度的選擇

一般干燥溫度稍高于溶劑的沸點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)的試樣溶劑為1%硝酸，選擇干燥溫度為110℃。

2.3.4 灰化溫度對(duì)信號(hào)的影響

在待檢測(cè)元素沒(méi)有損失的前提下，優(yōu)先選擇比較高的灰化溫度，能更多地除去共存組分，降低基體和背景對(duì)待檢測(cè)元素的干擾，提高準(zhǔn)確度[3]。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

由表3可知：靈敏度隨著灰化溫度的增加而減小，燈電流在400℃～450℃時(shí)，靈敏度較穩(wěn)定，且出峰位置較恰當(dāng)，因此應(yīng)選擇灰化溫度為400℃，此時(shí)靈敏度較高。

2.3.5 原子化溫度對(duì)信號(hào)的影響

待檢測(cè)元素及其化合物的性質(zhì)決定了原子化溫度，一般選擇吸光度趨于穩(wěn)定后，剛好出現(xiàn)最大吸光度時(shí)的溫度[1]。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

由表4可知：隨著灰化溫度的增加，吸光度呈先下降后上升的趨勢(shì)；原子化溫度在1400℃～1600℃時(shí)吸光度較穩(wěn)定；且溫度在1 600℃時(shí)出現(xiàn)最大吸光度，因此應(yīng)選擇1 600℃作為原子化溫度。

2.3.6 清除溫度的選擇

清除溫度通常要比原子化溫度高200℃～300℃，根據(jù)原子化溫度1 600℃，選擇鎘的清除溫度1 900℃。

2.3.7 石墨爐法檢測(cè)水中鎘含量的最佳工作參數(shù)

采用控制變量的方法，以10μg/L鎘標(biāo)準(zhǔn)試樣，依次調(diào)節(jié)燈電流、干燥溫度、灰化溫度、原子化溫度，優(yōu)化得到了該原子吸收儀石墨爐法檢測(cè)鎘含量時(shí)的最佳工作條件參數(shù)，如表5所示。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線

檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6。

根據(jù)表6的結(jié)果繪制鎘的標(biāo)準(zhǔn)曲線，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：y=0.04605x+0.002 89，相關(guān)系數(shù)R2=0.998 52。標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)系數(shù)較高，符合朗伯-比爾定律，線性較優(yōu)。

吸光度A隨濃度的變化率dA/dC,即標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率,也是靈敏度。靈敏度S=0.046 05。

2.5 精密度

測(cè)定結(jié)果如表7所示。

計(jì)算得

2.6 加標(biāo)回收率

測(cè)定結(jié)果如表8所示。

表7 精密度的測(cè)定結(jié)果

表8 加標(biāo)回收率的測(cè)定結(jié)果

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得，回收率在95%～103%。

3 結(jié)論

本文采用控制變量的方法優(yōu)化石墨爐法檢測(cè)鎘元素含量的工作條件——波長(zhǎng)、燈電流、干燥溫度、灰化溫度、原子化溫度、清除溫度，用優(yōu)化后的工作參數(shù)所得的檢測(cè)結(jié)果較好。

（1）標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)R2約為0.999，線性關(guān)系較好。

（2）精密度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為0.70%。

（3）加標(biāo)回收率在95%～103%。

優(yōu)化后的石墨爐原子吸收分光光度法具有精密度高、回收率滿(mǎn)足微量元素分析準(zhǔn)確度的要求、操作簡(jiǎn)單快捷的優(yōu)點(diǎn)，是檢測(cè)水中鎘含量的優(yōu)良方法，可以作為檢測(cè)水中鎘含量的常用方法。