原子吸收法快速測(cè)定汽油中的鉛、錳和鐵

楊智靈

(河南省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，河南鄭州450004)

0 引言

隨著我國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽油的用量不斷增大.由于汽油中鉛、錳和鐵的含量對(duì)油品的質(zhì)量及環(huán)境污染有較大影響，所以其鉛、錳和鐵的含量列入了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的強(qiáng)制檢測(cè)指標(biāo)［1］.標(biāo)準(zhǔn)中指出，汽油中鉛含量≤0.005 g/L，錳含量≤0.016 g/L，鐵含量≤0.010 g/L.為了保證汽油的質(zhì)量，有效保護(hù)環(huán)境和人體健康，準(zhǔn)確測(cè)定汽油中鉛、錳和鐵的含量具有十分重要的意義.國(guó)標(biāo)GB 8020—87、SH/T 0711—2002和SH/T 0712—2002中分別制定了汽油中鉛、錳和鐵的測(cè)定方法［2-4］.這些方法存在以下問(wèn)題:(1)過(guò)程較復(fù)雜、各元素處理方法各異，直接導(dǎo)致檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)［5］;(2)測(cè)試過(guò)程中均需試劑氯化甲基三辛基銨，測(cè)定錳、鐵時(shí)標(biāo)準(zhǔn)品為磺酸錳和二環(huán)戊二烯基合鐵，這些藥品不易購(gòu)置;(3)GB 8020—87中鉛的定量下限為2.5～25 mg·L-1，而目前市場(chǎng)上汽油中鉛含量一般為≤0.2 mg·L-1，部分在 ＜0.1 mg·L-1，國(guó)標(biāo)方法定量下限太高.因此，找到一種快速、準(zhǔn)確、有效的汽油中鉛、錳和鐵的測(cè)定方法是目前亟待解決的問(wèn)題.

基于此，筆者采用原子吸收法測(cè)定汽油中鉛、錳和鐵，用濃硫酸對(duì)樣品進(jìn)行碳化處理，然后采用混合酸(HNO3:HClO4)對(duì)其進(jìn)行消解，消解液采用原子吸收分光光度計(jì)即可一次性、快速、連續(xù)測(cè)定樣品中鉛、錳和鐵的含量.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，筆者所采取的方法是一種測(cè)定汽油中鉛、錳和鐵快速、有效、實(shí)用的方法.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

日本日立公司Z-8200原子吸收分光光度計(jì).

儀器測(cè)定條件為鉛含量測(cè)定:波長(zhǎng)為283.3 nm;狹縫寬度為1.30 nm;錳含量測(cè)定:波長(zhǎng)為279.6 nm;狹縫寬度為0.40 nm;鐵含量測(cè)定:波長(zhǎng)為248.3 nm;狹縫寬度為0.20 nm;其它測(cè)試條件相同為:空心陰極燈電流為5.5 mA;燃燒器高為7.5 mm，火焰類型是空氣/乙炔，空氣流量為15 L·min-1，乙炔流量為1.0 L·min-1.

標(biāo)準(zhǔn)試劑:鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液(GSB 04—1742—2004):濃度 1 000 mg·L-1，介質(zhì)溶液(1.0 mol·L-1HNO3)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心;錳標(biāo)準(zhǔn)溶液(GSB04—1736—2004):濃度 1 000 mg·L-1，介質(zhì)溶液(1.0 mol·L-1HNO3)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心;鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液(GSB 04—1726—2004):濃度1 000 mg·L-1，介質(zhì)溶液(1.0 mol·L-1HNO3)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心.

實(shí)驗(yàn)用水為自制雙蒸去離子水.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品的處理

取汽油樣品2.0 mL于三角燒瓶中，向其中加入濃硫酸2.0 mL，將三角瓶置于電熱板上，將樣品碳化，然后向其中加入混合酸(HNO3和HClO4的體積比為4∶1)，消解碳化后的樣品，必要時(shí)補(bǔ)加一定量的混合酸至樣品為透明(無(wú)色或淺黃色)，冷卻至室溫后轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶中定容備用，同時(shí)做空白樣.

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液系列:吸取10.0 mL鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于100 mL容量瓶中，用1.0 mol·L-1HNO3溶液稀釋至刻度，混勻，得100 mg·L-1鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液.準(zhǔn)確量取鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液 0 mL、0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL，將其加入100 mL 容量瓶中，用1.0 mol·L-1HNO3溶液稀釋至刻度，混勻，配置成 0 mg·L-1、0.5 mg·L-1、1.0 mg·L-1、2.0 mg·L-1、4.0 mg·L-1鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，備用;

錳標(biāo)準(zhǔn)溶液系列:吸取10.0 mL錳標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于100 mL容量瓶中，用1.0 mol·L-1HNO3溶液稀釋至刻度，混勻，得100 mg·L-1錳標(biāo)準(zhǔn)使用液.準(zhǔn)確量取錳標(biāo)準(zhǔn)使用液0 mL、0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL，將其加入100 mL 容量瓶中，用1.0 mol·L-1HNO3溶液稀釋至刻度，混勻，配置成 0 mg·L-1、0.5 mg·L-1、1.0 mg·L-1、2.0 mg·L-1、4.0 mg·L-1錳標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，備用;

鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液系列:吸取10.0 mL鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于100 mL容量瓶中，用1.0 mol·L-1HNO3溶液稀釋至刻度，混勻，得100 mg·L-1鐵標(biāo)準(zhǔn)使用液.準(zhǔn)確量取鐵標(biāo)準(zhǔn)使用液0 mL、0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL，將其加入100 mL 容量瓶中，用1.0 mol·L-1HNO3溶液稀釋至刻度，混勻，配置成 0 mg·L-1、0.5 mg·L-1、1.0 mg·L-1、2.0 mg·L-1、4.0 mg·L-1鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，備用.

1.2.3 樣品的測(cè)定

用配置好的鉛、錳、鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液系列按照儀器測(cè)定條件測(cè)定，繪制相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線，并在同一條件下測(cè)定樣品溶液中被測(cè)元素的吸光度，同時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定.

2 結(jié)果與討論

2.1 鉛、錳和鐵的標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限

在儀器測(cè)定條件下，按照實(shí)驗(yàn)方法分別測(cè)定不同濃度鉛、錳及鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，根據(jù)測(cè)得吸光度繪制相應(yīng)的鉛、錳及鐵標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，見(jiàn)圖1.由圖1可知，鉛、錳和鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度在0～4 mg·L-1范圍內(nèi)均呈線性關(guān)系，鉛的線性回歸方程為A1=0.004 32 C1+0.000 27，相關(guān)系數(shù)R2為 0.999 9;錳的線性回歸方程為 A2=0.033 86 C2+0.000 13，相關(guān)系數(shù)R2為0.999 4;鐵的線性回歸方程為A3=0.016 34 C3+0.003 2，相關(guān)系數(shù)R2為0.999 7，線性關(guān)系良好.平行測(cè)定鉛、錳及鐵空白樣溶液各11次，得到鉛、錳及鐵的檢出限分別為:0.023 mg·L-1、0.068 mg·L-1和0.012 mg·L-1，均遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)中的定量下限:2.5 mg·L-1、0.25 mg·L-1和 2.0 mg·L-1.

圖1 鉛、錳和鐵標(biāo)準(zhǔn)工作曲線Fig.1 The standard curve of lead，manganese and iron

2.2 測(cè)試方法的精密度與準(zhǔn)確度

2.2.1 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證本實(shí)驗(yàn)樣品處理及測(cè)定方法的精密度，在儀器測(cè)定條件下，按照實(shí)驗(yàn)方法取市售汽油樣品1#，測(cè)定其中鉛、錳及鐵的含量，測(cè)定次數(shù)為11次，所得結(jié)果見(jiàn)表1.

由表1可以看出，在實(shí)驗(yàn)方法下，汽油樣品1#測(cè)定11次，鉛、錳及鐵的平均誤差分別為:0.012 4、0.010 1 和0.014 7，均低于0.02;相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為:0.013 9、0.011 0和0.018 2，均低于0.02.以上表明本實(shí)驗(yàn)所采用的方法平均誤差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均很低，具有較好的精密度.

2.2.2 樣品的加標(biāo)回收率

為了驗(yàn)證本實(shí)驗(yàn)樣品處理及測(cè)定方法的準(zhǔn)確度，在儀器測(cè)定條件下，按照實(shí)驗(yàn)方法取市售汽油樣品1#，文獻(xiàn)［6］的方法進(jìn)行了鉛、錳及鐵的加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2.

由表2可知，實(shí)驗(yàn)得到鉛、錳及鐵的加標(biāo)回收率分別為:鉛92.5% ～98.1%，錳95.6% ～106.2%，鐵96.8% ～107.1%.以上表明本實(shí)驗(yàn)方法回收率高，具有較好的準(zhǔn)確度.

表1 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.1 The repetitive experimental results

表2 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Theaddition recovery experimental results

2.3 樣品的測(cè)定

按照實(shí)驗(yàn)部分1.2中的實(shí)驗(yàn)方法，取市場(chǎng)上汽油樣品 5 種，標(biāo)為 1#，2#，3#，4#，5#，分別采用本文方法和國(guó)標(biāo)方法對(duì)樣品中的鉛、錳及鐵的含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表3.

由表3可知，采用本實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定的汽油中鉛、錳及鐵的含量與相應(yīng)國(guó)標(biāo)方法間的相對(duì)誤差分別為:鉛0.98% ～2.46%，錳1.55% ～3.40%，鐵1.40% ～3.12%，這表明本實(shí)驗(yàn)方法可靠.

3 結(jié)論

筆者采用原子吸收法測(cè)定汽油中的鉛、錳和鐵，以消解的方式對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理，該方法簡(jiǎn)便、快捷，克服了國(guó)標(biāo)方法繁瑣、耗時(shí)、預(yù)處理試劑不易購(gòu)得的缺陷.在質(zhì)量濃度范圍為0～4 mg·L-1，鉛、錳和鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液均呈良好的線性關(guān)系，鉛、錳和鐵的檢出限分別為:0.023 mg·L-1、0.068 mg·L-1和 0.012 mg·L-1，均遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的定量下限.重復(fù)性實(shí)驗(yàn)得到方法的平均誤差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均很低，方法的精密度好;樣品加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)的回收率高，方法準(zhǔn)確度高.采用筆者方法和國(guó)標(biāo)方法對(duì)5種市售汽油中鉛、錳和鐵進(jìn)行了測(cè)定，方法間的相對(duì)誤差均在3.5%以內(nèi)，方法可靠.本方法適合于汽油中的鉛、錳、鐵的快速測(cè)定.

表3 汽油樣品測(cè)定結(jié)果Tab.3 The sample determine result of motor gasoline

［1］倪蓓，龍軍，付興國(guó)，等.GB 17930—2011.汽油［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

［2］徐延康.GB 8020—87汽油鉛含量測(cè)定方法(原子吸收光譜法)［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1987.

［3］何京.SH/T 0711—2002汽油中錳含量測(cè)定方法(原子吸收光譜法)［S］.北京:國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)，2002.

［4］何京，王霞.SH/T 0712—2002汽油中鐵含量測(cè)定方法(原子吸收光譜法)［S］.北京:國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)，2011.

［5］陳信悅，吳建國(guó)，孫延偉，等.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定汽油中鉛、錳、鐵和磷［J］.光譜實(shí)驗(yàn)室，2009，26(5):1109-1113.

［6］穆家鵬.原子吸收分析方法手冊(cè)［M］.北京:原子能出版社，1989:241.