電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定飲用水中的鈦

徐 雯,方 琦

(1.湖北省生態(tài)環(huán)境廳襄陽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，湖北 襄陽 441021;2.湖北省襄陽市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，湖北 襄陽 441021)

1 引言

隨著人類環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，飲用水安全成為大家十分關(guān)心的問題，金屬元素是飲用水質(zhì)量監(jiān)測(cè)的重要指標(biāo)[1]，鈦及其化合物屬低毒類[2]，是飲用水金屬監(jiān)測(cè)指標(biāo)之一。目前水中鈦的監(jiān)測(cè)分析方法有催化示波極譜法[3]、水楊基熒光酮分光光度法[3]、石墨爐原子吸收法[4,5]、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP)[6]和電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)[7]。大部分飲用水中Ti含量較低，而ICP-MS靈敏度高、檢出限低、可多元素同時(shí)測(cè)定，特別適用于痕量金屬元素的測(cè)定[8，9]。按照環(huán)境保護(hù)部HJ 700-2014中ICP-MS方法推薦48Ti測(cè)定襄陽市飲用水中鈦，發(fā)現(xiàn)測(cè)定值接近飲用水標(biāo)準(zhǔn)限值0.1mg/L，采用ICP方法進(jìn)行比對(duì)，含量遠(yuǎn)低于此值，結(jié)果存在較大區(qū)別。本文旨在探討發(fā)現(xiàn)更適于測(cè)定飲用水中鈦的質(zhì)量數(shù)，并找出引起結(jié)果差異的原因。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

儀器：iCAP Q 賽默飛世爾科技；ICP 5000聚光科技。

試劑：優(yōu)級(jí)純硝酸，國(guó)藥集團(tuán)；鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液，鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，國(guó)家環(huán)保部標(biāo)樣研究所；調(diào)諧液，賽默飛世爾科技；Bi、Sc、Ge、Rh、In、Y混合內(nèi)標(biāo)液，美國(guó)加聯(lián)。實(shí)驗(yàn)用水為屈臣氏蒸餾水；所有玻璃和塑料器皿均用(1+1)硝酸溶液浸泡后用去離子水沖洗后干燥備用。

2.2 儀器參數(shù)

ICP-MS：調(diào)諧狀態(tài)：Li>5萬cps，In>18萬cps，U>20萬cps，氧化物 <2%，雙電荷<3%，Sc內(nèi)標(biāo)響應(yīng)值介于標(biāo)70%～130% 。射頻功率1550 W，采樣深度5 mm。采用標(biāo)準(zhǔn)模式STD和碰撞池技術(shù)CCT兩種模式。

ICP：觀測(cè)方式：水平，射頻功率：1150 W，冷卻氣流量：12 L/min，輔助氣流量：1.0 L/min，霧化器流量：0.60 L/min。

2.3 試樣的制備

采集的飲用水樣品經(jīng)0.45 um濾膜過濾，棄去50 mL初始濾液，加入適量硝酸將酸度調(diào)節(jié)至pH<2。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置

配制Ti單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液 1、5、10、20、50、100、200 μg/L和內(nèi)標(biāo)混合液10 μg/L，用1%的硝酸溶液定容。

3 結(jié)果與討論

3.1 ICP-MS和ICP兩種方法測(cè)試結(jié)果比對(duì)

ICP-MS采用48Ti和ICP采用波長(zhǎng)334.9 nm測(cè)試飲用水樣品中Ti結(jié)果見表1。由表1可見，兩種方法的空白、平行、加標(biāo)、質(zhì)控樣均在標(biāo)準(zhǔn)要求內(nèi)，但測(cè)定結(jié)果差異很大，且ICP-MS 48Ti測(cè)定結(jié)果已接近GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中鈦的標(biāo)準(zhǔn)限值0.1 mg/L，需進(jìn)一步排查原因。

表1 兩種方法測(cè)試Ti結(jié)果比對(duì)

3.2 STD和CCT模式測(cè)定結(jié)果比較

ICP-MS采用STD和CCT兩種模式測(cè)試飲用水樣品中48Ti，結(jié)果見表2。CCT模式下可消除多原子離子干擾，而兩種模式下測(cè)定結(jié)果相差不大，表明對(duì)48Ti測(cè)定值較高不是多原子離子干擾，可能是和其他元素的同質(zhì)量數(shù)干擾。

表2 兩種模式48Ti測(cè)定結(jié)果比較

3.3 ICP-MS不同質(zhì)量數(shù)測(cè)定結(jié)果比對(duì)

ICP-MS采用不同質(zhì)量數(shù)測(cè)試飲用水樣品中Ti，結(jié)果見表3。由表3可見，46Ti和50Ti與ICP測(cè)試結(jié)果也有一定差異，且50Ti質(zhì)控樣品未在范圍內(nèi)。47Ti和49Ti測(cè)定結(jié)果和ICP較接近，但47Ti在自然界中豐度值比49Ti更大，測(cè)試時(shí)信號(hào)值高一些，更符合測(cè)試需求，因此優(yōu)先選擇47Ti。

表3 采用不同質(zhì)量數(shù)測(cè)試飲用水樣品中Ti

3.4 方法檢出限、測(cè)定下限及穩(wěn)定性測(cè)試

配制1.0 μg/L的Ti標(biāo)準(zhǔn)溶液，使用ICP-MS連續(xù)測(cè)定該樣品47Ti11次[10]，計(jì)算該方法檢出限為0.15 μg/L，以3倍方法檢出限作為測(cè)定下限0.45 μg/L。該檢出限低于國(guó)標(biāo)方法HJ700-2014中的0.46 μg/L。

配制1μg/L、5 μg/L、10 μg/L三個(gè)濃度Ti標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液，每個(gè)樣品連續(xù)測(cè)定6次[10]，測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏在3.9%～6.6%之間，可見該方法的精密度較好，符合測(cè)試要求。

3.5 同質(zhì)量數(shù)元素對(duì)Ti干擾測(cè)定

與Ti質(zhì)量數(shù)接近的有46Ca、48Ca、50Cr、50V，襄陽市飲用水中Ca的含量較高，且在自然界中48Ca(0.00187)比46Ca(0.00004)豐度值大的多，因此考慮48Ca對(duì)48Ti的測(cè)定影響較大，而46Ca對(duì)46Ti的測(cè)定影響較小，在表2中也可看到46Ti相較于48Ti離真實(shí)值更近。Cr和V在襄陽市飲用水中含量很低，因此對(duì)50Ti的測(cè)定結(jié)果影響也較小。

選取不同濃度Ca溶液測(cè)試48Ti、47Ti值，見表4。由表可見Ca的濃度越高對(duì)48Ti測(cè)定影響越大，而對(duì)47Ti基本無影響?？梢酝茢喑鯥CP-MS測(cè)定飲用水中48Ti結(jié)果與ICP方法存在較大差異的原因是樣品中Ca的干擾。

表4 不同濃度Ca溶液測(cè)定48Ti、47Ti測(cè)定值

4 結(jié)論

使用ICP-MS測(cè)定樣品中Ti時(shí)，Ca含量會(huì)對(duì)48Ti產(chǎn)生干擾，而飲用水中鈣的含量均較高，通常為 10～50 mg/L，因此測(cè)試時(shí)不適合使用標(biāo)準(zhǔn)中推薦的48Ti。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)47Ti更適用于飲用水中鈦的測(cè)定，與ICP方法測(cè)試Ti結(jié)果相近，且檢出限、精密度、準(zhǔn)確性均能滿足測(cè)試需要。