石墨爐原子吸收光譜法測定硫酸亞鐵銨中痕量元素砷和鉛

王麗暉 高曉軍 鄭宏忠 張 虹

（中國兵器工業集團北方材料科學與工程研究院煙臺所，煙臺 264003）

石墨爐原子吸收光譜法測定硫酸亞鐵銨中痕量元素砷和鉛

王麗暉 高曉軍 鄭宏忠 張 虹

（中國兵器工業集團北方材料科學與工程研究院煙臺所，煙臺 264003）

砷和鉛是硫酸亞鐵銨中的雜質元素，其含量對硫酸亞鐵銨的純度有影響，一般要求其質量分數不超過0.002%。如此低的含量，使用石墨爐原子吸收法測定較為合適。筆者采用日立公司的石墨爐原子吸收法同時測定溶液中痕量砷和鉛，采用偏振塞曼扣除背景，結合光學快速升溫技術及基體改進技術，消除了共存組分對痕量砷、鉛測定的干擾，詳細探討、制定了硫酸亞鐵銨中痕量元素砷和鉛的測定方法，提高了砷、鉛測定的精密度和準確度。方法簡便，快速，測定結果滿意。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

石墨爐原子吸收光譜儀：Z-2000型，帶橫向加熱石墨爐原子化器、熱解涂層石墨管，日本日立公司；

砷、鉛空心陰極燈：日本日立公司；

電子天平：CP214型，美國奧豪斯公司；

砷、鉛標準儲備液：濃度均為1.0 g／L，使用時逐級稀釋成標準工作液；

硝酸溶液（1+3）：以優級純硝酸和高純水配制；

硝酸鎳溶液：10 g／L，以高純水配制；

試驗用水為高純水，電阻率大于18.2 MΩ·cm。

1.2 儀器工作條件

As：波長193.7 nm，狹縫寬度1.3 nm，燈電流12.0 mA，進樣量 10 μL；

Pb：波長283.3 nm，狹縫寬度1.3 nm，燈電流7.5 mA，進樣量10 μL；

保護氣：氬氣（99.99%），流量為200 mL／min；原子化停氣；Zeeman效應背景校正器。

表1 石墨爐升溫程序

1.3 樣品處理

稱取樣品0.200 0 g于100 mL燒瓶中，加入硝酸溶液 10 mL，小火溶解后，稀釋至刻度，過濾。用硝酸溶液 10 mL隨同做試劑空白。

1.4 測定方法

調整好儀器設置條件，用石墨爐原子吸收光譜法測定吸光度。樣品吸光度減去空白試劑吸光度后，從工作曲線上查出對應的濃度，計算元素含量。

2 結果與討論

2.1 石墨管性能比較

普通石墨管多孔，容易滲透氣體和液體，所以分析結果的重現性差，且石墨管的壽命短；熱解涂層石墨管比普通石墨管多孔致密且耐高溫（3 700℃），提高了中等揮發元素的靈敏性，減少難揮發元素形成碳化物［1］。石墨管受其材質、涂層、制作工藝的不同，其測試靈敏度相差很大。比較普通石墨管、熱解涂層石墨管對測定的影響發現，使用普通石墨管靈敏度很低，而熱解涂層石墨管有低孔隙度、低透氣性、高純度、高抗氧化能力和較長壽命［2］。實驗采用熱解涂層石墨管分別測定硫酸亞鐵銨中痕量元素砷（As）和鉛（Pb），結果表明，方法具有較高的靈敏度和良好的信噪比，能滿足實驗要求。

2.2 酸的選擇

考慮到鹽酸-硝酸混合酸可能造成待測元素在灰化階段的損失，用硝酸溶樣可以提高As的靈敏度，硝酸對Pb測定影響不大，這主要是因為絕大部分硝酸在灰化中得以除去［3］；但硝酸濃度過高使石墨管的使用壽命降低。經試驗，硝酸溶液在測定液中體積分數為1.5%～40%時，元素的吸光度不受影響，而且硝酸溶解樣品速度快并徹底。因此在硝酸介質中連續測定砷、鉛時，采用2.5 mL（在100 mL容量瓶中）硝酸溶解樣品。

2.3 試劑空白的控制

測定痕量元素首先控制好試劑空白，選用優質水及試劑，溶樣酸選用雜質含量低的優級純硝酸，工作曲線減曲線空白，樣品減試劑空白，準確測定樣品含量。

2.4 干擾因素及消除

在分析痕量鉛時，217.0 nm分析線靈敏度高于218.3 nm分析線，但在吸收線發生塞曼分裂時，鉛的218.3 nm分析線靈敏度卻高于217.0 nm分析線［4］，因此測定鉛時采用218.3 nm作分析線。

2.5 基體改進劑的選擇

砷是易揮發元素，當溫度高于200℃時，會發生散逸。為了提高灰化溫度，盡可能消除背景干擾，選擇10 g/L硝酸鎳作基體改進劑［5］。Ediger在1975年首先將鎳加入到石墨爐中使鎳與砷形成熱穩定合金，而加入HNO3使鎳的基體效果更佳。Puttemans認為1% HNO3可使信號提高35%［6］。

用石墨爐測定硫酸亞鐵銨中的Pb時，不加10 g／L Ni(NO3)2，曲線線性良好，由曲線計算標準樣品沒有超出允許范圍。因此在測定Pb時，不加基體改進劑，直接進行測定。

2.6 灰化與原子化溫度的選擇

在不使待測元素損失的前提下，提高灰化溫度，以更好地消除基體背景干擾。本法選擇灰化溫度：As為1 000℃，Pb為400℃；原子化溫度：As為2 700℃，Pb為2 000℃。樣品進行消化處理后，經過原子化高溫得到升華，因此石墨管不會產生強的記憶效應。為了延長石墨管的壽命，試驗選擇清除溫度：As為 2 800℃，Pb為 2 200℃。

2.7 工作曲線及線性范圍

利用儀器自有的自動進樣器，分別以濃度40 μg／L As、Pb標準溶液配制標準系列 0、10、20、40 μg／L。在儀器工作條件下，測定峰高，對峰高(y)和濃度(x)進行線性回歸，得As的回歸方程為y=0.002 6x+0.001 1，相關系數r=0.996 5，線性范圍為0～80 μg／L ；Pb的回歸方程為y=0.007 8x+0.001 8，相關系數r=0.999 8，線性范圍為0～100 μg／L。

2.8 精密度及回收率

在硫酸亞鐵銨中加入被測元素As、Pb，共進行8次平行試驗，按實驗方法進行測定。相對標準偏差、回收率計算結果見表2。

表2 精密度與準確度試驗結果(n=8)

3 結論

建立了石墨爐原子吸收法直接測定硫酸亞鐵銨中痕量元素砷和鉛的分析方法，選用熱解涂層石墨管提高了檢測元素的靈敏度；通過加入基體改進劑10 g／L Ni(NO3)2，消除基體其它成分對砷的干擾，提高了砷的灰化溫度，檢測信號得到增大；在分析痕量元素鉛時采用218.3 nm作分析線，提高了鉛的靈敏度；經回收率及精密度試驗，砷、鉛回收率分別為102%、104%，相對標準偏差分別為4.73%、4.09%，低于國家規定5%標準，表明該方法準確、可靠。

［1］康惟道 .石墨爐原子吸收法的進展［J］.鈾礦業，1997，16(3)：197-198.

［2］鄧勃，何華琨.原子吸收光譜分析［M］.北京：化學工業出版社，2004： 243-246.

［3］丁建森，李建，周玲.微波消解石墨爐原子吸收光譜法測定茶葉中鉛［J］.理化檢驗：化學分冊，2001，37(12)： 571-572

［4］渠榮遴，孟慶英，姜冰.偏振塞曼無火焰原子吸收法測定鑄鐵中痕量鉛、銻［J］.理化檢驗：化學分冊，1987，23(6)： 352-353.

［5］薛平，付英文.石墨爐原子吸收法測定蘆筍罐頭中砷［J］.理化檢驗：化學分冊，2000，36(3)： 112-113.

［6］趙東穎.石墨爐原子吸收法測定水中砷［J］.理化檢驗：化學分冊，1996，32(1)： 47-48.

2011-09-19