AAS法與ICP-AES法測(cè)定水中鉀鈉鈣鎂方法比對(duì)

蔣俊卉(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心福建總隊(duì)，福建 福州 350001)

0 引言

鉀、鈉、鈣、鎂廣泛地存在于各類型的天然水中，是地下水、地表水、飲用天然礦泉水等的常測(cè)項(xiàng)目。鈉的含量從小于1 mg/L到大于500 mg/L不等，如果鈉鹽含量過高，容易引起土壤的鹽漬化，直接危害植物的生長；鉀是植物的基本營養(yǎng)元素，水中鉀離子的含量為鈉離子含量的4%～10%；鈣、鎂是構(gòu)成水硬度的主要成分，硬度過高的水不適宜工業(yè)使用，也不利于人們生活中的洗滌和烹飪。目前，測(cè)定水中鉀、鈉、鈣、鎂的方法主要有原子吸收光譜法、離子色譜法、ICP-AES法、IPS-MS法等。文章采用AAS法和ICP-AES法同時(shí)測(cè)定水樣中的鉀、鈉、鈣、鎂含量，進(jìn)行校準(zhǔn)曲線、檢出限、精密度、準(zhǔn)確度、加標(biāo)回收試驗(yàn)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析[1]。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要儀器和工作條件

iCAP7000電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，賽默飛公司，ICP7200Duo，利用ICP源等離子體產(chǎn)生的高溫，使試樣完全分解形成激發(fā)態(tài)的原子和離子，由于激發(fā)態(tài)的原子和離子不穩(wěn)定，外層電子會(huì)從激發(fā)態(tài)向低的能級(jí)躍遷，因此發(fā)射出特征譜線，通過光柵等分光后，利用檢測(cè)器檢測(cè)特定波長的強(qiáng)度，光的強(qiáng)度與待測(cè)元素濃度成正比。

表1 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀工作條件

北京海光儀器有限公司的GGX-810原子吸收分光光度計(jì)，利用光源輻射出的待測(cè)元素的特征譜線通過樣品的蒸氣時(shí)，被蒸氣中待測(cè)元素的基態(tài)原子所吸收，由光源輻射減弱的程度，而求得樣品中待測(cè)元素的含量。

表2 原子吸收分光光度計(jì)工作條件

1.2 主要試劑和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

主要試劑：硝酸(優(yōu)級(jí)純)、氯化鍶、鹽酸(優(yōu)級(jí)純)、去離子水；

鉀、鈉、鈣與鎂混合水質(zhì)標(biāo)樣：GSB 07-3185-2014(批號(hào)202620)、GSB 07-3185-2014(批號(hào)202619)；

標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：鉀鈣鈉鎂標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液1 000 mg/L[2]。

1.3 元素分析譜線的選擇

ICP-AES譜線選擇是否恰當(dāng)，直接影響到測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性以及測(cè)定方向的可信度，因此待測(cè)元素波長的選擇是分析過程中的重要環(huán)節(jié)，要綜合考慮元素的檢出限、共存元素的干擾、背景干擾和該元素的線性范圍。文章對(duì)每個(gè)待測(cè)元素選擇兩到三條譜線，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，最終確定選擇檢出限低、干擾少、線性最好的譜線，結(jié)果如表3所示。

表3 ICP-AES法譜線選擇 單位：nm

1.4 樣品預(yù)處理

樣品采集后，通過0.45 μm濾膜過濾，棄去初始的50～100 mL溶液，收集所需體積的濾液并用(1+1)硝酸調(diào)節(jié)pH小于2。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線及方法檢出限

分別用ICP-AES法和AAS法測(cè)定鉀、鈉、鈣、鎂的標(biāo)準(zhǔn)曲線，相關(guān)結(jié)果如表4所示。

表4 標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍、相關(guān)系數(shù)及檢出限

按照樣品分析步驟，重復(fù)測(cè)定11次空白溶液，計(jì)算11次平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差，檢出限按3倍的空白溶液標(biāo)準(zhǔn)偏差所對(duì)應(yīng)的濃度值計(jì)算。各元素的線性范圍、相關(guān)系數(shù)、檢出限如下表，測(cè)定的各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均大于0.999 5，滿足要求[3]。

2.2 準(zhǔn)確度試驗(yàn)

按照本方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GSB 07-3185-2014(批號(hào)202620)和GBW(E)082051(樣品編號(hào)013151902)進(jìn)行11次平行實(shí)驗(yàn)，分別用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法和原子吸收光譜法測(cè)定[4]，其相關(guān)數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

2.3 精密度試驗(yàn)

選取標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GSB 07-3185-2014(批號(hào)202620)，按照本方法取7份樣品進(jìn)行精密度試驗(yàn)，其相關(guān)數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 精密度試驗(yàn)

2.4 加標(biāo)回收試驗(yàn)

為了保證分析結(jié)果的可靠性，用本法對(duì)水樣進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)。在水樣中加入一定量的鉀、鈉、鈣、鎂，按分析方法測(cè)定，其回收率在于99.3%～106.0% 之間，說明本法準(zhǔn)確度能滿足分析要求，結(jié)果列于如表7所示。

表7 加標(biāo)回收試驗(yàn)

3 結(jié)語

AAS法與ICP-AES法對(duì)水中K、Na、Ca、Mg的測(cè)定經(jīng)比較，二者在線性范圍內(nèi)均具有良好的線性系數(shù)、較好的精密度和準(zhǔn)確度，較低的檢出限、加標(biāo)回收率均達(dá)到要求，無顯著差異。AAS法針對(duì)單個(gè)元素逐一測(cè)定，分析速度較慢，工作速率較低。ICP-AES法一次性進(jìn)樣可同時(shí)測(cè)定多種元素，測(cè)定效率高，環(huán)境污染少，在多組分測(cè)定方面更加優(yōu)越，且操作簡(jiǎn)便，試劑耗材少，分析速度快，具有較好的實(shí)用性，適合大批量水質(zhì)樣品的分析測(cè)定，各類測(cè)試指標(biāo)均能滿足要求。