原子熒光測定水中痕量銻的條件優化研究

趙林同，沈 珂，陳俊宇，楊偉翔，付 銘

（新疆維吾爾自治區分析測試研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

近些年來，我國對環境質量評價和環保工作進行全面展開，污水中的銻被列為監測項目之一。銻對生物和人體有慢性毒性和致癌性，環境中的銻污染來自兩部分，一是人為污染，包括含銻的生活垃圾，采礦作業造成的粉末、污水、殘渣，燃油和發電站所用的煤炭等含銻燃料的燃燒［1］。二是自然污染，這是指聚集銻地區如銻礦區，一些溫水泉和地熱地帶因其特有的地質條件構成附近環境的銻含量較高現象。人為排放的影響，天然水體將最終成為大部分銻的環境歸宿。我國也對環境中的銻作了相應的限值規定。我國《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）和《生活飲用水標準檢驗方法》（GB/T5750-2006）中均將銻的限值定為5μg/L。一般飲用水和地表水中銻的含量較低（＜3.00μg/L），使用化學法［2］分析由于靈敏度低，難以得到滿意的結果，而采用氫化物發生原子熒光法，由于其靈敏度高、重現性好、線性范圍寬、操作簡便、快速、基體干擾少、節省試劑等優點可得到較好效果。本文考察了pH、硼氫化鈉濃度等因素對分析靈敏度的影響，提出了一種適介水中痕量銻的分析方法。AFS-933型原子熒光光度計采用自動進樣技術，減少了人為誤差，校準曲線的線性更好，測定的數據質量更高。

1 實驗部分

1.1 實驗方法

本次實驗以對硼氫化鉀濃度、抗壞血酸、鹽酸等條件進行分析，從而優化原子熒光測定水中痕量銻的條件。

1.2 硼氫化鈉濃度對測量的影響探究

1.2.1 試劑

1）硼氫化鈉溶液：分別將6.0g硼氫化鉀與1.2gNaOH、8.0g硼氫化鉀與1.6gNaOH、10.0g硼氫化鉀與2.0gNaOH、12.0g硼氫化鉀與2.4gNaOH、14.0g硼氫化鉀與2.8gNaOH溶于500mL容量瓶中，并定容至500mL，硼氫化鉀質量濃度分別為12、16、20、24、28g/L。

2）硫脲—抗壞血酸溶液：稱取10.0g硫脲加入80mL純水，加熱溶解，冷卻后加入10.0g抗壞血酸，稀釋至100mL。

3）鹽酸溶液（5%），用作載流。

4）銻標準使用液（0.1mg/L）。

1.2.2 實驗步驟

1）分別取標準使用液0、1、3、5、7、10mL于100mL容量瓶中，都加入5mL濃鹽酸、5mL硫脲—抗壞血酸溶液，混勻定容到100mL，標準溶液質量濃度分別為 0、1、3、5、7、10μg/L。

2）再取150mL水樣搖勻后平分加入到另外三個100mL容量瓶中，并分別加標準使用液 0、1、2mL，均加入5mL濃鹽酸、5mL硫脲—抗壞血酸溶液，混勻定容到100mL。

3）分別對不同濃度的硼氫化鈉的條件進行測量。

4）儀器測定

設定條件：負高壓：300 V，原子化器高度：8 mm，讀數時間：10s，載氣流量：300 mL/min，燈電流：70mA。

測定：開機，設定儀器條件，點燃原子化器爐絲，穩定30min后開始測定，繪制標準曲線。

1.3 抗壞血酸對測量的影響探究

1.3.1 試劑

1）NaOH溶液（2g/L）：1g氫氧化鈉溶于500mL純水中；

2）硼氫化鈉溶液（20g/L）：10.0g硼氫化鉀溶于500mL 2g/L NaOH溶液中；

3）硫脲溶液：稱取10.0g硫脲加入80mL純水，加熱溶解，冷卻后稀釋至100mL；

4）鹽酸溶液（5%），用作載流；

5）銻標準使用液（0.1mg/L）。

1.3.2 實驗步驟

1）分別取標準使用液0、1、3、5、7、10mL于100mL容量瓶中，均加入5mL濃鹽酸、5mL硫脲溶液，混勻定容到100mL，標準溶液濃度分別為0、1、3、5、7、10μg/L。

2）再取150mL水樣搖勻后平分加入到另外三個100mL容量瓶中，并分別加標準使用液 0、1、2mL，均加入5mL濃鹽酸、5mL硫脲溶液，混勻定容到100mL。

3）儀器測定：同1.2.2（4）。

1.4 鹽酸對測量的影響探究

1.4.1 試劑

1）NaOH溶液（2g/L）：1g氫氧化鈉溶于500mL純水中；

2）硼氫化鈉溶液（20g/L）：10.0g硼氫化鉀溶于500mL 2g/L NaOH溶液中；

3）硫脲—抗壞血酸溶液：稱取10.0g硫脲加入80mL純水，加熱溶解，冷卻后加入10.0g抗壞血酸，稀釋至100mL；

4）鹽酸溶液（5%），用作載流；

5）銻標準使用液（0.1mg/L）。

1.4.2 實驗步驟

1）分別取標準使用液0、1、3、5、7、10mL于100mL容量瓶中，均加入5mL硫脲—抗壞血酸溶液，混勻定容到100mL，標準溶液濃度分別為0、1、3、5、7、10μg/L。

2）再取150mL水樣搖勻后平分加入到另外三個100mL容量瓶中，并分別加標準使用液 0、1、2mL，都加入5mL硫脲—抗壞血酸溶液，混勻定容到100mL。

3）儀器測定：同1.2.2（4）。

2 結果與討論

2.1 硼氫化鈉濃度的選擇

硼氫化鈉作為體系中氫化物發生的還原劑，對方法的靈敏度、準確度和穩定性有非常大的影響，濃度過高，氫氣產生過量，靈敏度降低，并引起液相、氣相干擾；過低氫化物難以形成。試驗了濃度分別為12、16、20、24 g/L和28g/L硼氫化鈉對銻熒光強度的影響，并測得各濃度的標準曲線（圖1）和樣品濃度（表1）。

圖1 不同硼氫化鈉濃度的標準曲線圖

試驗表明，硼氫化鈉濃度在16g/L到24g/L范圍內的各濃度條件下的熒光強度都基本穩定。

根據表1中的線性曲線相關系數和平均加標回收率綜合考慮，選擇硼氫化鈉濃度20g/L為最優條件。

表1 不同硼氫化鈉濃度的測量數據分析

2.2 不加抗壞血酸的影響分析

抗壞血酸作為HG-AFS測定水中痕量銻的方法中的還原劑，對測定水中銻濃度起到重要且必不可少的作用。作為優化探究之一，對不加抗壞血酸的條件也做了試驗，并測得各天數的標準曲線（圖2）和樣品濃度（表2）。

圖2 放置不同天數的不加抗壞血酸條件的標準曲線

試驗證明了不加抗壞血酸測量出的熒光強度波動較大，且隨著天數的增加，波動增大。

表2 放置不同天數的不加抗壞血酸條件的數據分析

根據表二中的線性曲線相關系數和平均加標回收率分析，不加抗壞血酸影響顯著，原因之一是測量時待測物在亞穩定時被空氣所氧化，導致計算的濃度不準確，因此不加抗壞血酸不能作為優化方案。

2.3 不加鹽酸的影響分析

鹽酸在測定水中銻濃度起到重要且必不可少的作用，它為測定時提供一個酸性環境。作為優化探究之一，對不加鹽酸的條件也做了試驗，并測得各天數的標準曲線（圖3）和樣品濃度（表3）。

圖3 放置不同天數的不加鹽酸條件的標準曲線

試驗證明了不加鹽酸測量出的熒光強度波動明顯，且隨著天數的增加，波動增大。

表3 放置不同天數的不加鹽酸條件的數據分析

根據表3中的線性曲線相關系數和平均加標回收率分析，不加鹽酸影響顯著，計算的濃度不準確，因此不加鹽酸不能作為優化方案。

3 優化條件的整合試驗

整合已知的各最佳條件，即選擇20g/L硼氫化鉀溶液、5mL濃鹽酸、5mL硫脲—抗壞血酸溶液，從而測出標準曲線如圖4。

圖4 優化條件后的標準曲線圖

試驗證明了該優化條件可靠，測出熒光強度與銻的標準溶液濃度的標準曲線線性相關系數為0.9999，并測出樣本的濃度和加入標準溶液的濃度，通過計算的到加標回收率為100.4%（表4）。

表4 優化條件后的數據分析

4 結論與展望

本文試驗測定了原子熒光測量水中痕量銻的優化條件，硼氫化鉀濃度選擇20g/L、加鹽酸、加硫脲-抗壞血酸等條件時，測得水樣中銻含量更加準確。在此，作者也希望將來還有機會繼續能探究出更多原子熒光測量水中痕量銻的優化條件。