電感耦合等離子發(fā)射光譜法測定水質(zhì)中的金元素

朱瑞瑞，于 磊，林海蘭，劉 沛，朱日龍

(1.湖南省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，國家環(huán)境保護重金屬監(jiān)測重點實驗室，湖南 長沙 410019； 2.湖南大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，湖南 長沙 410082)

1 引言

分析測試地質(zhì)、環(huán)境和生物樣品中元素是一件十分具有現(xiàn)實意義工作，由于金元素的良好穩(wěn)定性，不容易遷移富集等特點，在冶煉過程中會有含金冶煉液的存在[1]。冶煉技術(shù)的提高，也越來越具有更為快速、準(zhǔn)確的方法對金進行測試。目前金分析的方法很多，主要有化學(xué)光譜法，原子吸收法，分光光度法，電感耦合等離子質(zhì)譜法等[2～5]。電感耦合等離子發(fā)射光譜法作為測試手段具有檢出限低，準(zhǔn)確度高、線性范圍寬等優(yōu)點，顯示出較強的競爭力[6～8]。采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定金的文獻比較少，這對豐富元素測定方法具有一定的現(xiàn)實意義。

2 實驗部分

2.1 實驗原理

消解處理的樣品經(jīng)進樣器中的霧化器被霧化，并由氬載氣帶入等離子體火炬中被原子化、電離、激發(fā)；金原子在激發(fā)或電離時可發(fā)射出特征光譜，特征光譜的強弱與樣品中的原子濃度有關(guān)，與金標(biāo)準(zhǔn)溶液進行比較，即可定量測定樣品中金的含量。

2.2 儀器及設(shè)備

等離子體發(fā)射光譜儀(JY2000-2)。

2.3 試劑

除非另有說明，分析時均使用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)級純試劑，去離子水或同等純度水。

(1)硝酸(HNO3)：ρ=1.42 mg/L，優(yōu)級純。

(2)硝酸溶液：1+1。

(3)硝酸溶液：1+99。

(4)金標(biāo)準(zhǔn)儲備液。稱取1.0000 g金屬金(99.99%)，用30 mL去離子水加熱溶解，濃縮至近干，加入20 mL HNO3，冷卻后用水定容至1000 mL。

(5)載氣：氬氣，純度不低于99.99%。

(6)濾膜：0.45 μm。

2.4 儀器操作條件：

等離子體發(fā)射光譜儀器操作參數(shù)：譜線(nm)：208.209，242.795，267.595；高頻發(fā)生器功率(W)：1100；輔助氣流量(L/min)：0.2；等離子體氣流量(L/min)：12；蠕動泵速(r/min)：20。

2.5 試樣的制備

取一定體積的均勻樣品，加入硝酸若干毫升(視取樣體積而定，通常每100 mL樣品加入5.0 mL硝酸)置于電熱板上加熱消解，確保溶液不沸騰，加熱至近干后，取下冷卻，加入硝酸(1+1)10 mL溫?zé)崛芙鈿堅迫?0 mL容量瓶中，用硝酸(1+99)稀釋至標(biāo)線，搖勻，靜置過夜，取上清液測定。

2.6 實驗室空白樣制備

實驗室空白樣用純水代替試樣，同試樣操作。

2.7 校準(zhǔn)和測定

參照提供的儀器操作參數(shù)調(diào)節(jié)儀器至最佳工作狀態(tài)，依次測定空白溶液、工作標(biāo)準(zhǔn)溶液、試樣，記錄各自的光強度。用測得的工作標(biāo)準(zhǔn)溶液的光強度與其對應(yīng)的濃度繪制校準(zhǔn)曲線。在校準(zhǔn)曲線上查出試樣中金的濃度。

3 結(jié)果與討論

3.1 譜線的選擇及校準(zhǔn)曲線

從金標(biāo)準(zhǔn)儲備液移取一定的金量，配制成濃度為0.00、0.10、0.50、1.00、5.00 mg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，于等離子體發(fā)射光譜儀上進行測定，在208.209 nm，242.795 nm，267.595 nm處，以發(fā)射光強度為縱坐標(biāo)，金的濃度為橫坐標(biāo)繪制工作曲線，詳見表1。

根據(jù)表1，在0～5 mg/L范圍內(nèi)，金含量與光強度值呈非常好的線性關(guān)系。三者相關(guān)系數(shù)可達0.9999以上。其中最優(yōu)的為242.795 nm，為0.999986。綜合考慮相關(guān)系數(shù)和強度值兩方面的因素以242.795 nm處進行精密度準(zhǔn)確度等實驗。

3.2 干擾消除

實驗證明，試樣中存有100 mg/L的鈉、鈣、鎂、鉀、硅、鉛；50 mg/L的錳、鋁、硼、鐵；5 mg/L的砷、鎘對金的測定無顯著影響。

3.3 酸度的選擇

實驗證明，5% 以下的硝酸對測定基本無影響。為了使標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品酸度一致，我們采用 1% 硝酸作為測定金的介質(zhì)。

3.4 方法檢出限和測定下限

連續(xù)7次的空白溶液測定，結(jié)果見表2。

表1 金元素的工作曲線

表2 檢出限的測定實驗

按照方法檢出限D(zhuǎn)L=3.14 SD，計算檢出限空白標(biāo)準(zhǔn)偏差計算金的檢測限為0.008 mg/L，從而可知相應(yīng)于樣品的測定下限為0.032 mg/L。

3.5 方法精密度

按照分析步驟，測定了3個樣品中金的含量，每個樣品各測定7次，結(jié)果見表3。

表3 精密度測定結(jié)果

從表3可知，RSD均小于5%，方法具有較好的精密度。

3.6 方法準(zhǔn)確度

為了進一步證明本方法測定實際樣品的能力，從金標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液中移取表4中的金量，兩種濃度的試樣中，分別測定其回收率，結(jié)果見表4。

表4 回收率測定結(jié)果

實驗結(jié)果表明，本方法測定銦的加標(biāo)回收率在96%和104%，表現(xiàn)出較高的準(zhǔn)確度。

4 結(jié)論

應(yīng)用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定廢水中的金元素，探討了金測定的譜線選擇，離子干擾等問題，實驗表明，在最佳儀器條件和測定條件下，該方法的檢出限為0.008 mg/L，方法精密度的方法標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)在4.28%～1.44%之間，回收率為96%～104%。方法的檢出限較低低，準(zhǔn)確度和精密度高。該方法樣品的前處理相對簡單，勞動強度降低；試劑消耗量少，對人和環(huán)境不會造成危害；本標(biāo)準(zhǔn)可廣泛應(yīng)用于貴重金屬冶煉等相關(guān)行業(yè)中金的測定。