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氢化物发生原子荧光法测定饮用水中的砷和硒

2015-10-15强光辉宁宇蓉姚永锋

科技资讯 2015年20期
关键词:硼氢化氢化物载气

强光辉++宁宇蓉++姚永锋

摘 要 建立饮用水中砷和硒同测的氢化物发生-原子荧光法测定方法。选择最佳的仪器条件,在体积分数为10%的盐酸介质中,砷和硒线性范围为0~40.00μg/L,砷和硒的检出限分别为0.06μg/L和0.04μg/L,加标回收率为97.8%~106.6%,RSD(n=10)<2.9%。此方法操作简便,灵敏度高,适用于饮用水中砷和硒的测定。

关键词 氢化物发生原子荧光法 砷 硒 饮用水

中图分类号:O657 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)07(b)-0000-00

砷是一种非金属,是人体非必需元素,元素砷毒性较低而砷的化合物均有剧毒。砷通过呼吸道、消化道和皮肤接触进入人体。慢性砷中毒可引起消化系统、神经系统症状甚至皮肤病变。砷同时有致癌作用,能引起皮肤癌。硒是一种非金属,是人体必需的营养元素,过量的硒能引起人体中毒,导致脱发、脱甲、四肢发麻甚至偏瘫等疾病[1]。

当前,砷含量的测定方法分为砷斑法、电感耦合、分光光度法等氢化物原子荧光法、离子体质谱法等。硒含量的测定方法有催化示波极谱法、电感耦合、氢化原子吸收分光光度法、二氨基萘荧光法等氢化物原子荧光法、离子体质谱法等[2]。这些方法虽都可单独测定砷和硒,但分析操作繁琐,还浪费时间和试剂。本研究采用氢化物发生-原子荧光法同时测定砷和硒[3-5],选择了最优的仪器条件,进行了检出限、相对标准偏差、回收率等试验,结果令人满意。此操作方法简便,灵敏度高, 可用于饮用水中砷和硒的测定。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

AFS-9230型型双道原子荧光光度计(北京吉天仪器有限公司);编码砷、硒空心阴极灯(北京有色金属研究总院);所用玻璃仪器均采用体积分数为50%的硝酸溶液浸泡,再以纯水彻底清洗干净后使用。

砷标准储备液(中国计量科学研究院提供,编号:GBW(E)080117);硒标准储备液(中国计量科学研究院提供,编号:GBW(E)080215);盐酸(上海国药集团化学试剂有限公司,优级纯);硼氢化钾(天津化学试剂厂,分析纯);硫脲(天津化学试剂厂,分析纯);抗坏血酸(天津化学试剂厂,分析纯);水为18MΩ·cm纯水,其他试剂均为分析纯。

1.2 工作条件

负高压240 V;灯电流:砷为60 mA,硒为80 mA;原子化器高度8mm;载气流量400 mL/min;屏蔽气流量1000mL/min;读数时间10.0 s;延迟时间1 s;测定方式:标准工作曲线;读取方式:峰面积;重复次数:2次。

1.3 实验方法

1.3.1 样品预处理和测定

准确吸取适量水样于100 mL容量瓶中,加入10%硫脲-10%抗坏血酸混合液10 mL,再加入10 mL浓盐酸,定容摇匀,放置30 min后,自样品管中取适量样品,置于自动进样盘上进行测定。

1.3.2 标准曲线的绘制

配制40.00μg/L的砷、硒标准使用液(10%的盐酸,1%硫脲-1%抗坏血酸),仪器自动稀释为1.00、5.00、10.00、20.00、30.00、40.00μg/L的砷、硒系列混标溶液,取适量样品于样品管中,放置于自动进样盘上进行测定。

2 结果与讨论

2.1 仪器参数的选择

(1) 荧光强度及噪声水平随着负高压的增大同时增强。实验表明,当负高压为240V时,信号稳定,且灵敏度较高。(2) 随着炉高的增加,荧光强度逐步下降,过大的炉高会致使测定精度与灵敏度降低,因此取炉高为8mm。(3) 载气流速过大会使氢化物被稀释,使荧光强度缩小;但载气流速过小又不利于氢-氩焰的稳定。实验表明,当载气流量为400 mL/min,屏蔽气流量为1000 mL/min时,信号稳定且具较高的灵敏度。(4)随着砷、硒空心阴极灯灯电流的增大,荧光强度变大,空白、噪声信号相应加强,如果灯电流较小,荧光强度值低且不稳定,而过高则会影响灯的寿命。经试验,选取砷灯电流为60mA、硒灯电流为80 mA。

综上所述,本文选择的最佳仪器条件是负高压:240V;灯电流:砷60mA、硒80mA;炉高:8mm;载气流速:400 mL/min; 屏蔽气流速:1000 mL/min。

2.2 硼氢化钾的用量

测定砷或硒时,试验取硼氢化钾质量分数分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%时,对测定10μg/L砷、硒混标的影响。结果表明,随KBH4浓度增加,荧光强度减减加强,这是因为KBH4浓度较小时,还原能力不足;当KBH4质量分数为2.0%~3.0%时,灵敏度随硼氢化钾用量加大上升幅度平缓,因此选取质量分数为2.0%的硼氢化钾。

2.3 载流的影响

在盐酸、硝酸和硫酸这三种常用的酸中,硝酸和硫酸属于氧化性酸,而运用该法测定砷和硒的实验中,取正三价砷、正四价硒与硼氢化钾反应,鉴于氧化性酸不利于砷和硒分别被还原为正三价和正四价,将降低实验测定的灵敏度,因此该研究只取盐酸作为载流时,其质量分数对测定的影响。结果表明,当盐酸质量分数处于10%以上时,测量的灵敏度较高,因此选取质量分数为10%的盐酸。

2.4 标准曲线

在选定最优的仪器条件下测定砷、硒标样,得出砷标准曲线的各项参数为:R=0.9995,I=81.6924C+27.5486;硒标准曲线的各项参数为:R=0.9999,I=68.2431C+13.9436。

2.5 线性范围和检出限

经试验,荧光强度与砷、硒浓度在0~40.00μg/L范围内呈线性关系(R≥0.999);进行20次空白溶液测定后,按公式DL=3Sb/K(其中Sb为空白荧光强度值,K为标准曲线斜率),计算得出测定砷和硒方法检出限分别为0.06μg/L、0.04μg/L。

2.6 准确度和精密度试验

取编号为 200437的砷与编号为203716的硒,两份国家环保局标样研究所提供的标准样品,按要求各取10 mL,加入25 mL 10%硫脲-10%抗坏血酸混合液后用10%盐酸稀释至250 mL进行测定,符合结果。见表1。

按实验方法1.3.1预处理后,测定实际水样,结果数据,见表2。结果表明,饮用水中砷的加标回收率为98.2%~106.3%,硒的加标回收率为97.8%~106.6%,符合质控要求。

将10.00μg/L的砷、硒标准溶液,连续测定10次,砷、硒相对标准偏差分别为2.9%、1.8%。

表 1 标样测定(浓度单位:μg/L)

标样批号 标样浓度 As测试结果 Se测试结果

200437 35.5±4.8 1 2 3 1 2 3

203716 19.7±2.2 33.8 34.1 34.0 18.9 19.1 18.9

表 2 实样测定(浓度单位:μg/L)

样品 测试浓度 加标量 加标后测试浓度 回收率(%)

As Se As Se As Se As Se

饮用水1 0.26 <0.04 10.00 10.00 10.59 10.26 103.3 102.4

饮用水2 0.36 <0.04 10.00 10.00 10.78 9.80 104.2 97.8

饮用水3 0.58 <0.04 10.00 10.00 10.4 10.16 98.2 101.4

饮用水4 0.42 <0.04 10.00 10.00 11.05 10.65 106.3 106.6

3 结论

采用氢化物发生-原子荧光法同时测定饮用水中的砷和硒,在对仪器采用优化负高压、灯电流、原子化器高度和载气流量等参数及硼氢化钾、载流浓度等条件的情况下,收到了满意的结果,节约了时间和成本。该操作方法简便,灵敏度高,适用于饮用水中砷与硒的含量测定。

参考文献

[1] 国家环保局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].第四版.北京:中国环境科学出版社,2002.

[2] 中华人民共和国卫生部,中国国家标准化管理委员会.生活饮用水卫生标准 生活饮用水标准检验方法[M].北京:中国标准出版社,2007.

[3] Zhou Long, Juan juan Xin, Xian deng Huo. Determination of Arsenic and Mercury in Chinese medicinal herbs by Atomic Fluorescence Spectrometry with closed-Vessel Microwave digestion[J]. Spectroscopy Letters,2004,37(3):206-211.

[4] 娄涛,许智林,吕鹏.原子荧光光谱法同时测定水中痕量砷和硒[J].光谱实验室, 2006,23(1):47-49.

[5] 曾宇崇.原子荧光光谱法同时测定食品中砷和硒[J].理化检验-化学分册,2005,41(7):475-476.

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