火焰原子吸收光譜法測(cè)定鈣鎂背景吸收校正問題的探討

作者簡(jiǎn)介：王楠沂（1979—），女，云南昆明人,工程師,主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。中圖分類號(hào)：O657.131文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944(2014)05020102

1引言

鈣、鎂廣泛地存在于各種類型的天然水中,是構(gòu)成水中硬度的主要成份。鈣主要來源于含鈣巖石(如石灰?guī)r)的風(fēng)化溶解,鎂主要是含碳酸鎂的白云巖以及其他巖石的風(fēng)化溶解產(chǎn)物。在測(cè)定鈣和鎂的總量即總硬度時(shí),EDTA滴定法是最為精典的方法,且操作簡(jiǎn)便;分別測(cè)定鈣、鎂離子濃度時(shí),離子色譜法靈敏度較高,測(cè)定值較為穩(wěn)定,原子吸收光譜法受火焰條件、試樣有背景吸收等因素影響,在實(shí)際測(cè)量中數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性及重現(xiàn)性均不如離子色譜法。為了解原子吸收光譜法中試樣有背景吸收對(duì)鈣、鎂離子濃度測(cè)定的影響,經(jīng)過多次試驗(yàn),對(duì)原子吸收光譜法測(cè)定鈣、鎂離子濃度時(shí)背景扣除的問題進(jìn)行了研究和探討。

2材料與方法

2.1火焰原子吸收光譜法原理

將試液噴入火焰中,使鈣、鎂原子化,在火焰中形成的基態(tài)原子對(duì)特征譜線產(chǎn)生選擇性吸收。由測(cè)得的樣品吸光度和校準(zhǔn)溶液的吸光度進(jìn)行比較,確定樣品中被測(cè)元素的濃度。選用422.7nm共振線的吸收測(cè)定鈣,用285.2nm共振線的吸收測(cè)定鎂［1］。

2.2儀器和試劑

儀器選用AA-6300原子吸收分光光度計(jì)(日本)、鈣、鎂自吸收空心陰極燈、玻璃量具。以上儀器、量具均經(jīng)檢定合格。

試劑選用鈣、鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液及已知濃度溶液(均為國(guó)家環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所提供)、實(shí)驗(yàn)用水均為新鮮的超純水。

3方法與討論

火焰類型為空氣-乙炔型,固定乙炔流量為2.0L/min,空氣流量為15L/min,調(diào)節(jié)燃燒器原點(diǎn)位置在7mm。樣品背景吸收的扣除擬采用連續(xù)光源背景校正和自吸效應(yīng)背景校正兩種方法。

3.1連續(xù)光源背景校正

連續(xù)光源背景校正是利用空心陰極燈輻射的銳線光譜所測(cè)得原子吸收和背景吸收的總吸光度值與連續(xù)光源輻射的連續(xù)光譜所測(cè)得的背景吸收的吸光度值之差,得到待測(cè)元素原子吸光度值,從而達(dá)到扣除背景的目的［2］。常用氚燈作為背景校正的光源,本次實(shí)驗(yàn)所用的氚燈可發(fā)射190nm~430nm的連續(xù)光譜。

3.2自吸效應(yīng)背景校正

自吸效應(yīng)背景校正是利用雙脈沖供電空心陰極燈來扣除背景的方法,即用低電流脈沖供電空心陰極燈產(chǎn)生的發(fā)射線,測(cè)得原子吸收和背景吸收的吸光度值,用高電流脈沖使空心陰極燈產(chǎn)生有強(qiáng)自吸的變寬譜線,測(cè)得背景吸收的吸光度值,兩次測(cè)定吸光值相減,得到待測(cè)元素原子吸光度值,從而達(dá)到扣除背景的目的［3］。

3.3鈣、鎂的測(cè)定

配制鈣、鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液并設(shè)定原子吸收分光光度儀器參數(shù)(表1)。

表1原子吸收分光光度儀參數(shù)

元素波長(zhǎng)/nm狹縫/nm燈電流/mACa422.550.7低10,高600Mg285.200.7低8,高500

3.3.1鈣的測(cè)定

分別用BGC-D2和BGC-SR方式點(diǎn)燈,新鮮超純水調(diào)零,1%HNO3溶液測(cè)定空白,鈣的標(biāo)準(zhǔn)曲線制作見表2。

表2鈣標(biāo)準(zhǔn)曲線

含Ca濃度/(mg/L)0.51.02.03.04.05.0ABS(BGC-D2)0.04980.09270.16470.22710.28800.3484結(jié)果y=a+bx,a=0.0256,b=0.0656,=0.9986ABS(BGC-SR)0.00920.01960.04010.06030.07880.0980結(jié)果y=a+bx,a=4.110×10-5,b=0.0197,=0.9998

已知標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為1.41±0.08mg/L,平行測(cè)定5次,氚燈扣背景法測(cè)定值分別為2.25mg/L、2.16mg/L、2.14mg/L、2.13mg/L,2.11mg/L,測(cè)定值均不在允許誤差范圍。自吸收燈扣背景法測(cè)定值分別為1.33mg/L、1.29mg/L、1.38mg/L、1.36mg/L、1.39mg/L,測(cè)定值相對(duì)誤差為-4.26%。

3.3.2鎂的測(cè)定

分別用BGC-D2和BGC-SR方式點(diǎn)燈,新鮮超純水調(diào)零,1%HNO3溶液測(cè)定空白,鎂的標(biāo)準(zhǔn)曲線制作見表3。

表3鎂標(biāo)準(zhǔn)曲線

含Mg濃度/(mg/L)0.050.100.200.300.400.50ABS(BGC-D2)0.01110.02370.04770.07080.09590.1194結(jié)果y=a+bx,a=-6.403×10-4,b=0.240,=0.9999ABS(BGC-SR)0.00610.01460.02590.03910.04900.0574結(jié)果y=a+bx,a=-2.547×10-3,b=0.114,=0.9959

已知標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為0197±0015mg/L,平行測(cè)定5次,氚燈扣背景法測(cè)定值分別為0191mg/L、0186mg/L、0187mg/L、0194mg/L、0193mg/L,測(cè)定值相對(duì)誤差為-356%,且5個(gè)測(cè)定值均在允許誤差范圍內(nèi)。自吸收燈扣背景法測(cè)定值分別為0241mg/L、0248mg/L、0231mg/L、0237mg/L、0220mg/L,測(cè)定值相對(duì)誤差為193%,且5個(gè)測(cè)定值均不在允許誤差范圍內(nèi)。

3.4數(shù)據(jù)分析

兩種扣除背景法分別用于測(cè)定已知鈣、鎂離子濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液,結(jié)果見表4。

表4兩種背景校正法測(cè)定鈣、鎂數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

方法CaMg測(cè)定濃度范圍/(mg/L)相對(duì)誤差/%RSD/%測(cè)定濃度范圍/(mg/L)相對(duì)誤差/%RSD/%連續(xù)光源背景校正2.11~2.25+53.22.520.186~0.194-3.61.88自吸效應(yīng)背景校正1.29~1.39-4.33.010.220~0.248+19.34.51

根據(jù)對(duì)同一已知濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行的測(cè)定顯示,分析鈣無素時(shí),連續(xù)光源背景校正法所測(cè)數(shù)值均不在已知樣允許誤差范圍內(nèi),相對(duì)誤差達(dá)到53.2%;自吸效應(yīng)背景校正法所測(cè)數(shù)據(jù)中有1個(gè)低于已知樣允許誤差范圍,平均濃度相對(duì)誤差為-4.3%。分析鎂元素時(shí),連續(xù)光源背景校正法所測(cè)數(shù)值均在已知樣允許誤差范圍內(nèi);自吸效應(yīng)背景校正法所測(cè)數(shù)據(jù)均高于已知樣允許誤差范圍,相對(duì)誤差為19.3%。

4結(jié)語

背景吸收是一種非原子吸收現(xiàn)象,多數(shù)文獻(xiàn)認(rèn)為主要來自光散射(微固體顆粒引起)、分子吸收、火焰產(chǎn)生吸收等現(xiàn)象。盡管本次實(shí)驗(yàn)用氚燈可發(fā)射的波長(zhǎng)覆蓋了鈣、鎂測(cè)定波長(zhǎng),理論上來講用連續(xù)光源背景校正可以扣除背景吸收,但本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,當(dāng)火焰條件固定,測(cè)定鈣元素時(shí),選擇自吸效應(yīng)背景校正法的測(cè)定準(zhǔn)確度高于連續(xù)光源背景校正法;測(cè)定鎂元素時(shí),連續(xù)光源背景校正法的測(cè)定準(zhǔn)確度高于自吸效應(yīng)背景校正法。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.GB11905-89水質(zhì)鈣和鎂的測(cè)定原子吸收分光光度法［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,1989.

［2］ 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.GB/T15337-2008原子吸收光譜分析法通則［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.

［3］ 李華昌,高介平,符斌.ATC006原子吸收光譜分析技術(shù)(第一版)［M］.

endprint