原子熒光光譜法同時測定聚氯化鋁中的砷和汞

秦曉鵬 ，吳 鍇 ，陶福棠 ，李 凱

（1.東莞市華清凈水技術有限公司，廣東東莞 523210；2.太倉市新星輕工助劑廠；3.深圳市中潤水工業技術發展有限公司）

氫化物發生－原子熒光技術是近年來發展較快的一種新的分析技術，具有靈敏度高、干擾少、線性范圍寬、可多元素同時分析等特點［1］。關于砷、汞的原子熒光光譜法聯合測定已有報道，但未見在生活飲用水用聚氯化鋁中應用。筆者用氫化物發生-原子熒光光譜法對生活飲用水用聚氯化鋁中的砷和汞進行同時測定，結果令人滿意。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

儀器：AFS-2202E雙道原子熒光光度計。

試劑：1）砷標準使用液（0.1 μg/mL）。 吸取 5 mL質量濃度為1 mg/mL的砷（國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院）標準溶液，置于50 mL容量瓶中，用體積分數為10%的鹽酸稀釋至刻度，混勻。再從中按10%逐級稀釋2次，此時溶液中砷質量濃度為1.0 μg/mL。再吸取5 mL上述溶液置于50 mL容量瓶中，用體積分數為10%的鹽酸稀釋至刻度，混勻，此溶液為砷標準使用液，質量濃度為0.1 μg/mL。以上4種溶液保存于冰箱中。

2）汞標準使用液（0.1 μg/mL）。 吸取 5 mL 質量濃度為1 mg/mL的汞（國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院）標準溶液，置于50 mL容量瓶中，用體積分數為5%的鹽酸、質量濃度為0.5 g/L重鉻酸鉀稀釋至刻度，混勻。再按10%逐級稀釋2次，此時溶液中汞質量濃度為1.0 μg/mL。再吸取5 mL上述溶液置于50 mL容量瓶中，用體積分數為5%的鹽酸、質量濃度為0.5 g/L重鉻酸鉀稀釋至刻度，混勻，此溶液為汞標準使用液，質量濃度為0.1 μg/mL。以上4種溶液保存于冰箱中。

3）砷、汞混合標準系列。取100 mL容量瓶6個，依次加入 0.1 μg/mL 砷標準使用液 10.0、8.0、6.0、4.0、2.0、0.0 mL， 再依次加入 0.1 μg/mL 汞標準使用液 2.0、1.6、1.2、0.8、0.4、0.0 mL，各加入 10 mL 鹽酸、10 mL質量分數為10%的硫脲溶液，加入高純水定容，混勻備測。添加標液時從高濃度開始添加，可降低操作引起的誤差。標準溶液使用時現配。

4）氫氧化鉀溶液（質量分數為0.2%）。稱取2 g氫氧化鉀（優級純），溶于1000 mL高純水中，混勻，若有沉淀，過濾后使用。

5）硼氫化鉀（KBH4）溶液（質量分數為 1.5%）。稱取15 g硼氫化鉀（質量分數為98%，優級純），溶于1000 mL質量分數為0.2%的氫氧化鉀溶液中，放置冰箱中可存放2～4 d。

6）硫脲溶液（質量分數為10%）。稱取10 g硫脲溶于100 mL容量瓶中，用高純水定容，放置冰箱中可存放7 d。

7）鹽酸（優級純）、水為高純水（水質電阻率5～10 MΩ·m）。

1.2 樣品預處理

稱取液體聚氯化鋁5.0 g、固體聚氯化鋁2.5 g，置于燒杯中，加入鹽酸（1+1）3 mL，加熱溶解樣品，冷卻后以水定容至100 mL，搖勻。從容量瓶中吸取5 mL溶液轉移至50 mL比色管中，加入5 mL質量分數為10%的硫脲溶液、5 mL鹽酸，加高純水定容至50 mL，放置30 min后測定。同時做空白實驗。

在樣品預處理中，根據聚氯化鋁中砷和汞含量的高低，可以將稀釋倍數提高或降低，使測出結果在儀器測定范圍內。

1.3 儀器工作條件

主要儀器參數：光電倍增管負高壓280 V；原子化器高8 mm；砷空心陰極燈電流50 mA；汞空心陰極燈電流25 mA；載氣流量400 mL/min；屏蔽氣流量900 mL/min；讀數時間 16.0 s；延遲時間 1.0 s。

1.4 樣品測定

開機后設定好儀器條件并預熱30 min，輸入必要參數，先測定標準曲線，然后轉入樣品空白及樣品溶液的測定。

2 結果與討論

2.1 KBH4濃度的影響

KBH4具有強還原性，選擇KBH4作為還原劑時KBH4的濃度對砷、汞的測定有影響。保持其他條件不變，在KBH4質量分數分別為1.0%、1.5%、2.0%、2.5%條件下測定砷、汞混合標準溶液最高點的熒光強度，結果見表1。表1結果表明，隨著KBH4質量分數的增大汞熒光強度逐漸減弱、砷熒光強度逐漸增強。這是因為，汞不形成氫化物，只是被還原成氣態的汞，若KBH4濃度過大，其產生過多的氫氣反而會稀釋汞的濃度。選擇KBH4質量分數為1.5%時可同時滿足砷、汞的測定。

表1 KBH4質量分數對熒光強度的影響

2.2 氫氧化鉀濃度的影響

為保持硼氫化鉀溶液的穩定性，可在溶液中加入氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液。以氫氧化鉀溶液質量分數分別為0.2%、0.5%、0.8%時測試標準溶液最高點的熒光強度，結果見表2。由表2可以看出，隨著氫氧化鉀質量分數的增大砷、汞的熒光強度降低。這是因為，氫氧化鉀質量分數增大降低了反應的酸度，使硼氫化鉀的穩定性降低。因此選擇氫氧化鉀質量分數為0.2%。

表2 氫氧化鉀質量分數對熒光強度的影響

2.3 酸及酸度的選擇

根據相關資料選用鹽酸作介質，因為硝酸有負干擾作用，有可能被樣品機體還原成亞硝酸根，降低預還原劑的作用［2-3］。試驗表明，在鹽酸質量分數為5%～10%時砷、汞的熒光強度隨鹽酸質量分數的增加而不斷增加，在鹽酸質量分數為10%時達到最大，但隨著鹽酸質量分數的繼續增加汞的熒光強度有所下降。故選擇鹽酸質量分數為10%。

2.4 載氣和屏蔽氣的影響

載氣流量對測定砷、汞的熒光強度存在一定的影響。載氣是將生成的氫化物帶入原子化器室進行原子化。為保證砷或汞的氫化物有足夠的停留時間，載氣流量要適當。為選擇最佳載氣流量，實驗保持其他條件不變，改變載氣流量，測定相應的熒光強度，結果見表3。表3結果表明，隨著載氣流量的不斷增大，砷、汞的熒光強度不斷降低。這是因為，過高的載氣流量稀釋了氫化物濃度，并使其在光路上的停留時間縮短［4］。當載氣流量為300 mL/min時工作曲線不穩定，因此選擇載氣流量為400 mL/min。屏蔽氣可防止外界空氣進入原子化器，實驗發現屏蔽氣流量對熒光強度影響不大，故實驗選擇屏蔽氣流量為900 mL/min。

表3 載氣流量對熒光強度的影響

2.5 預還原劑的選擇

據文獻資料，溶液中加入硫脲能使5價砷還原為3價砷，且硫脲對其他金屬離子有掩蔽作用，能降低金屬離子和硝酸根的干擾［5］。實驗可采用硫脲、硫脲-抗壞血酸作為預還原劑。通過實驗發現，單獨選用硫脲與選用硫脲-抗壞血酸作預還原劑對測定液體聚氯化鋁和固體聚氯化鋁有同等的效果。實驗選用硫脲作為預還原劑，硫脲質量分數為10%。

2.6 工作曲線、檢出限、精密度

在儀器工作條件下，測定砷、汞系列標準工作溶液的熒光強度，按測試方法平行進行11次空白試驗，以3倍的標準偏差除以工作曲線的斜率求得砷、汞的檢出限，連續測定 10 μg/L砷、2 μg/L汞標準工作溶液的熒光強度，得出其精密度，結果見表4。

表4 工作曲線、檢出限、精密度

2.7 回收率

向4個聚氯化鋁樣品中加入砷、汞的標準工作溶液，樣品分析結果及回收率見表5。

表5 樣品分析結果及回收率

3 結論

用氫化物發生-原子熒光光譜法同時測定聚氯化鋁中的砷、汞。該方法與原子吸收分光光度法相比其靈敏度高、檢出限低，樣品處理簡單、可減少工作量、提高工作效率，儀器造價低。

［1］劉明鐘，湯志勇，劉霽欣，等.原子熒光光譜分析［M］.北京：化學工業出版社，2007.

［2］鄧勃.應用原子吸收與原子熒光光譜分析［M］.2版.北京：化學工業出版社，2007：200-201.

［3］王雪芹，魯丹，劉金華，等.快速去除硝酸和亞硝酸對氫化物發生原子熒光法測定砷的干擾［J］.分析化學，2009，37（2）：288-290.

［4］高麗娜，邊疆.氫化物發生-原子熒光光譜法同時測定保健食品中砷和銻［J］.中國衛生檢驗雜志，2006，16（11）：1333-1334.

［5］袁愛萍，賀大鵬，龍玉珊，等.氫化物發生-原子熒光光譜法同時測定滑石中砷和汞［J］.巖礦測試，2008，27（5）：389-391.