微波与电热板消解原子吸收法测定土壤中的铜

2010-09-14汪燕,徐洁

环境影响评价 2010年3期

关键词：电热板全量氢氟酸

汪燕 ,徐洁

(江西省环境监测中心站,江西南昌330029)

微波与电热板消解原子吸收法测定土壤中的铜

汪燕 ,徐洁

(江西省环境监测中心站,江西南昌330029)

同时采取微波高压密闭消解法和电热板全量消解法将土壤中的铜消解后制成样品溶液,用原子吸收分光光度法分别测定两种样品溶液中铜的浓度。根据测定结果进行比较,发现微波高压密闭消解法所测结果的准确度、精密度均要优于电热板全量消解法,而且得到微波高压密闭消解法具有省时、简便的特点。

土壤中铜;微波消解;电热板消解;原子吸收分光光度法

Abstract:The concentration of copper in two same soil samples solution,made of copper digestion,were separately determined by high-pressure sealed microwave digestion and the whole amount digestion of heating plate treatments.Concentrations of the copper in the soil samples solution were measured by atomic absorption spectrophotometry.Acco rding to the results,the high pressure sealed microwave digestion method was better than the whole amount digestion method of electric heating plate in the accuracy and precision aspects.Moreover,high-pressure sealed microwave digestion method wasmuch more time-saving and convenient.

Key words:copper in soil;microwave digestion;electric heating plate digestion;atomic absorption spectrophotometry

2006年10月,笔者参加了中国环境监测总站举办的“持证上岗”现场考核,考核项目为土壤中的铜,要求两天之内上报结果。众所周知,土壤中重金属项目的分析测试,对土壤的前处理要求严格,按消解使用的仪器不同,可分为电热板消解和微波罐消解两种方法[1]。传统的电热板消解法处理过程繁琐、耗酸耗时,为了避免样品损失和空白受到玷污,还需全程严密监控。现场考核土壤中的项目在我站来说尚属首次,时间短、任务重、压力大,如何应对此次考试,笔者采用了微波高压密闭消解法测试土壤中的铜,顺利圆满地完成了此次考核。

同时,笔者还将传统的电热板全量消解法与上述的微波高压密闭消解法一起做样,通过两种不同前处理方法所得的测试结果进行比较,发现微波高压密闭消解法所测结果的准确度、精密度均要优于电热板全量消解法。现将实验方法介绍如下:

1 实验部分

1.1 主要仪器和设备

美国 PE-AA 800原子吸收光谱仪,上海新仪MDS-2002A微波溶样仪,

北京科伟可调式电热板,德国赛多利斯BP121S电子天平。

1.2 试剂

除说明外,均使用符合国家标准的优级纯试剂;去离子水。

1.3 样品制备

1.3.1 样品制备方法一

电热板全量分解法,采用王水-氢氟酸-高氯酸分解法。[2]

质控样品1、质控样品2:分别称取土壤质控样1.0037 g和0.5006 g于聚四氟乙烯烧杯中,加入王水10 m L浸没样品。

考核样品1、考核样品2:分别称取土壤考核样1.0007 g和0.5009 g于聚四氟乙烯烧杯中,加入王水10 mL浸没样品。同时做空白样品1和空白样品2。

以上样品于考核前夜制备,烧杯加盖均静置12 h以上。置于180℃电热板上加热煮沸,再低温蒸干,如样品还呈棕黄色,则继续补加适量硝酸,将黄烟赶尽。加入高氯酸5 m L蒸发至近干,取下稍冷,再加氢氟酸5 m L,去盖,蒸干冷却,加高氯酸1 m L以驱除氢氟酸蒸至近干。加1%硝酸10 m L,温热溶解,其中质控样品1、考核样品1和空白样品1定容至50 mL。其余定容至25 mL。

1.3.2 样品制备方法二

微波高压密闭消解法:采用硝酸-氢氟酸-过氧化氢分解法。[3]

质控样品3和质控样品4:分别称取土壤质控样0.5012 g和0.5018 g于聚四氟乙烯消解罐中,加入硝酸-氢氟酸-过氧化氢10 m L浸没样品。

考核样品3和考核样品4:分别称取土壤考核样0.5009 g和0.5007 g于聚四氟乙烯消解罐中,加入硝酸-氢氟酸-过氧化氢10 m L浸没样品。同时做空白样品3和空白样品4。

以上样品于考核当日制备,分别加入硝酸4 m L、氢氟酸4 mL、过氧化氢2 mL。将聚四氟乙烯消解罐置于180℃电热板上加热消解15 min。而后将样品加盖密封,放入微波消解仪。

按表1工作条件消解。取下稍冷,将样品转移至聚四氟乙烯烧杯中,用少量水洗涤消解罐3次,并入烧杯。烧杯置于电热板上加热赶酸蒸至近干,再加高氯酸1 m L以驱除氢氟酸蒸至近干。加1%硝酸10 m L,温热溶解,定容至25 m L。

表1 微波消解最佳工作条件[3]

1.4 标准曲线的配制

取1000 mg/L铜标准储备溶液(国家环保总局标准样品研究所),稀释成50 mg/L的铜标准溶液,再取 50 m g/L 的铜标准溶液各 0、1、2、4、6、8 m l,用1%硝酸分别定容至100 m l容量瓶,浓度分别为0、0.5、1、2、3、4 m g/L。用火焰原子吸收分光光度法测定,仪器工作条件见表2。标准曲线结果见表3。

表2 仪器工作条件

1.5 仪器测定

标准曲线及样品用火焰原子吸收分光光度法测定,仪器工作条件见表2。

2 结果与讨论

2.1 测定结果

两种消解方法处理样品所测结果详见表4。

表3 标准曲线结果

表4 样品测定结果

2.2 精密度结果比较[4]

精密度检验结果详见表5。

表5 精密度结果比较

2.3 准确度结果比较[4]

准确度检验结果详见表6。

表6 准确度结果比较

2.4 讨论

2.4.1 两种不同方法混酸的消解能力

(1)电热板全量分解法,采用王水-氢氟酸-高氯酸分解法,可将土壤样品完全消解。王水由3∶1的盐酸与硝酸配制而成,其中硝酸主要用于分解试样中的有机物质,和盐酸配比可提高分解效果。氢氟酸往往与其他酸一起用于分解含硅及硅酸盐的样品,易使金属元素从矿物晶格中溶出。高氯酸是极强的氧化剂,可完全分解有机物及有机质分解时产生的碳,同时可用于除去过多的氢氟酸,但高氯酸含杂质量较前两种酸略高。由于电热板全量分解法耗酸较多,使用量可视样品消解程度随时添加,故易对样品产生一定的基体干扰。

(2)微波高压密闭消解法,采用硝酸-氢氟酸-过氧化氢分解法,使用配比为硝酸4 mL、氢氟酸 4 m L、过氧化氢2 m L的混酸[2],在微波高压条件下可将土壤样品完全消解。过氧化氢在酸性介质中能在低温下分解,产生高能态的活性氧,硝酸分解产生的二氧化氮有催化氧化能力,两者配合使用可增强混合酸的氧化能力,提高反应速度,从而使样品完全分解。但过氧化氢能溶解重金属底质中伴生的碱金属盐类,引起基体干扰,因此用量尽可能少量为宜。[5]

考虑到土壤样品有机质含量可能较高,故将样品放入微波仪器前,先消解煮沸10min,目的是将土样中部分有机质消解去除,避免样品在微波消解罐中反应剧烈。

2.4.2 将两种消解方法进行比对,得到微波高压密闭消解法测试土壤中重金属样品具有操作简便、省时、耗酸少等特点。

2.4.3 将两种方法的空白结果进行比较,发现电热板消解法的空白值较高,这可能是因为电热板消解过程中,空白与样品同时处理且耗酸耗时,空白易受到样品及来自外界环境玷污的缘故。

2.4.4 将两种消解方法所测得的结果进行比较,发现电热板全量消解法所测结果普遍偏低,这可能是因为该方法空白值较高、且样品操作繁琐,容易损失所造成的。而微波高压密闭消解法空白不易玷污、样品损失小,且前处理试剂使用了过氧化氢,减少了高氯酸的使用量,基体干扰小,使得结果更为准确。

2.4.5 通过两种消解方法所测得结果的精密度与准确度比较,发现微波高压密闭消解法所得结果的精密度与准确度均优于电热板全量消解法。

[1] 杨燕.测定废水中金属总量的两种前处理方法的比较[J].三峡环境与生态,2009,2(6):4.

[2] 国家环境保护局.水和废水监测分析方法[M].第3版.北京:中国环境科学出版社,1989.

[3] 但德忠.分析测试中的现代微波制样技术[M].成都:四川大学出版社,2003.

[4] 中国环境监测总站.环境水质监测质量保证手册[M].第2版.北京:化学工业出版社,1994.

[5] 孙国明,吴敏.火焰原子吸收光谱法测定底泥中铜铅镍锌镉铬的10种消解方法的比较[J].环境监测管理与技术,2003,15(5):32-33.

Measurement of Microwave and Electric Heating Plate Digestion Atomic Absorption for Copper in Soil

WANG Yan,XU Jie