原子吸收測水樣中金屬元素

唐秀婷

（吉林省第六地質調查所，吉林 延吉 133000）

1 水樣中金屬元素的檢測工作概述

原子吸收光譜法作為一種常見的水樣中金屬元素的檢測方式，在進行金屬元素檢測的過程中表現出來較高的靈敏度和穩定性，對于不同的金屬元素具有優良的選擇性能并且能夠較快的獲得分析檢測的結果，所以在金屬元素的檢測與分析過程中得到了十分廣泛的應用，是一種首選的對不同礦物元素進行分析測定的定量測量檢測方法，這種方法的分析原理四通過將北側的金屬元素處理成為原子蒸氣進而對光源所發出的特征光譜進行吸收，對其吸收的光源輻射大小進行測定進而得出元素的實際含量，由于每一種金屬元素都具有其與其他金屬元素不同的特征譜線，在被激發成激發態原子之后能夠形成各自的對光源光譜輻射強度不同的吸收值，這也就是原子吸收光譜法具有較高區分性的主要原因之一，對吸收的能量進行測量就可以反應出樣品中元素的具體實際濃度數值，進而實現對不同金屬元素含量的定量測試。通過進一步分析原子吸收光譜法在近年來的進展，可以得出其具體優點如下表所示：

表1 原子吸收法優勢分析表

抗干擾性強 具有抗光譜重疊干擾的光譜特點，一般不存在共存元素的干擾。用樣量小 石墨爐和火焰原子吸收光譜法的進樣量都能達到μL級。精密度高 火焰和石墨爐原子吸收光譜法的精密度度都能達到2%，最好可以達到0.3%。檢出限低 石墨爐法檢出限能達到10-14～10-13g，火焰法檢出限也能達到ng/mL。選擇性好 每個元素都有自己的特征光譜，通過燈源的選擇就可以測定不同的元素

2 原子吸收法測量水樣中的金屬元素

（1）樣品的預處理過程。對于待測水樣中金屬含量較低的樣品檢測工作目前現有的金屬檢測方法具有一定的局限性，其靈敏度在一定程度上難以實現對金屬元素含量的準確測定與分析，所以對樣品中的金屬元素進行預處理加以富集對檢測精度的提升具有立竿見影的效果。干法灰化的過程當中是通過干鍋容器對原有的樣品進行炭化和處理，進而通過高溫灼燒使得水樣中的有機物轉變為無機的形態，繼而通過酸溶解的方式對待測的樣品進行溶解之后完成后續的測量工作，在測量預處理的過程中這種方法具有操作難度小和靈敏度高的特點，并且在樣品數目較大時具有較高的處理效率，對于環境的污染程度也較小。濕法消化法則是通過在樣品中加入具有較高氧化性的酸溶液使得待測的元素轉變為具有水溶性的鹽溶液，繼而通過對鹽溶液進行進一步的測量得出試驗測量的結果，這種方法具有適用范圍廣的特點，但是在實際的操作過程中存在耗時長并且對環境污染程度高的問題。第三種樣品預處理的方法是微波消解法進行樣品的預處理，這一處理過程中，以微波加熱的形式對樣品進行快速完全的溶解，其試劑的用量和處理的效果優于前面提到的兩種方法，具有較大的使用范圍，對于絕大部分元素的檢測前預處理都可以通過微波消解法的方式實現。但是上面提到的方法對金屬元素的提取過程仍舊具有一定的局限性。

在金屬元素的濃縮和富集方法中較為常見的是液相萃取方法，其中包括液液萃取技術和液相微萃取技術，在液液萃取技術的實現過程中通過對樣品中的相和在溶劑中金屬溶劑具有不同的溶解度進而實現對于水樣中金屬元素的溶解和分離濃縮，這種方法的操作步驟極為復雜，并且由于水樣中含有的金屬元素種類眾多，所以涉及到多種有毒溶劑的使用，不利用試驗環境的保護。

本文中擬采用分散液相微萃取技術進行樣品的提取與檢測，在分散液相微萃取技術的實際操作過程中，首先將萃取溶劑與分散劑進行融合，融合之后迅速將其與樣品混合形成云霧態的液體體系，之后通過離心的操作將水樣和萃取劑進行分離之后采用微量進樣器直接對樣品進行分析，這種方法的優點在于將水樣中金屬元素的提取和濃縮過程結合在一起，極大的降低了在固相微萃取技術中存在的交叉污染的問題，在分散液相微萃取技術的應用過程當中為了能夠獲取到與均質相微萃取技術類似的均質溶液，需要將傳統的液相萃取技術與超聲和微波處理等先進的技術相結合獲得均質的溶劑混合體系進而實現待測的金屬元素在樣品溶液與萃取溶劑之間的溶解平衡的實現，最后根據相應的公式計算出水樣中的金屬元素的含量。

（2）水樣中鉛元素的測量。本文中采用分散液相萃取技術對水樣中的鉛元素進行提取和分離，之后采用石墨爐原子吸收法對水樣中的鉛元素含量進行了測定和分析，實踐表明這種檢測模式實現了較低的鉛元素檢出限和更高的溶液元素回收效率，試驗效果令人滿意。

在試驗過程中采用的試驗條件與試驗試劑如下表所示：

表2 石墨爐原子吸收法測量水樣中的鉛元素試驗條件示意表

在實驗的實踐過程中控制水樣的酸堿性為ph=7.0，在容積為10ml的離心管中加入5ml樣品溶液和分散液相微萃取技術中所需的APDC儲備溶液0.4ml，之后經過水浴處理并且將包含CCl4的乙醇混合溶液加入到原有的理性體系當中，使其形成均質的云霧態溶液體系，將離心管拿出之后以4500轉的速度進行離心操作，使萃取溶液在離心試管的底部實現沉積并且形成穩定的沉積相，之后在試管中吸取沉積相進行相關含量的檢測，在測定的過程中需要對水樣中的懸浮物進行提前處理與去除的操作，之后進行酸化處理之后用于檢測使用。

在實驗過程當中選擇了多種萃取溶劑進行檢測，發現氯仿的水溶性不能滿足實驗的需求，并且在實驗中需要大量的氯仿才能實現鉛元素溶液的沉積，所以不適合在此實驗中使用，不同萃取劑的具體實驗結果如圖1所示。

從圖中可以分析得出在實驗中CCL4具有較大的吸光度，表現出了更為優質的萃取效率和體系的穩定性，此外，萃取劑的含量會對最終形成的沉積相的含量產生影響，隨著萃取劑含量的不斷增加，導致在沉積過程中沉積相的體積逐漸增大，則在一定程度上使得原有的樣品中的金屬元素被稀釋，所以在萃取劑體積的確定中盡可能減小有毒萃取劑的用量更能夠體現分散液相萃取技術的低有機溶劑消耗和高環境友好度的優勢，研究表明確定30μL為萃取溶劑體積能夠獲得最佳的萃取效果。

圖1 不同萃取劑萃取效率示意圖

在此基礎之上選擇乙醇作為分散劑的原因是其能夠獲得儀器檢測信號較大的鉛溶液，分散效率和分散質量均優于其他分散劑，在確定乙醇分散劑體系的實驗過程中研究表明隨著乙醇體積的增大，分散劑的分散效果逐漸變好，但是在大于0.5毫升之后溶液的吸光度反而呈現出下降的趨勢，使得萃取的效率降低，這是由于在乙醇體積增大的過程中使得鉛元素與分散劑形成了螯合物進而降低了四氯化碳的萃取效率導致的。所以本實驗中最終確定分散劑的體積為0.5毫升。之后按照上文中設計的一起參數對獲取的樣品采用連續光源原子吸收光譜儀進行鉛含量的檢測，得出的實驗結果如下表所示：

表3 水樣中鉛金屬含量測定結果

從表中的實驗結果能夠看出取得了較為理想的回收效果，實驗所用的方法對水樣中的鉛元素實現了精確度較高的分析。

3 結語

通過本文的分析能夠看出在水樣中金屬元素的測量過程中對金屬元素進行預處理四十分重要的一個環節，選擇合適的預處理方式能夠實現對水樣中金屬元素高倍數的富集和濃縮，進而在原子吸收法設備的支持下得到較為理想的測量效果，本文以水樣中的鉛元素測量為例對原子吸收法測量水樣中的金屬元素方法進行了探究，基于分散液相微萃取技術和石墨爐原子吸收法獲得了較為理想的實驗結果。