韓 笑,周 多

（東北電力科學研究院有限公司,遼寧 沈陽 110006）

原子吸收光譜法是分析化學領域中一種重要的分析方法。該方法既可做某些常量組分測定,又能做10-6級微量測定,可準確測定水中低含量的Cu、Pb、Zn、Ba、Sr、Mn、Cd、Fe等元素,對水質分析檢測有很重要的實際意義?；痣姀S中水中的Ba、Sr、Mn等重金屬元素的含量一般很低,采用常規(guī)化學分析方法往往不能將其準確檢出。

1 原子吸收分光光度法的工作原理

原子吸收分光光度法（AAS）是基于試樣蒸氣對待測元素特征譜線（共振線）的吸收特性來測定試樣中待測元素含量的分析方法。其工作原理是將被分析物質以適當方法轉變?yōu)槿芤?并將溶液以霧狀引入原子化器。此時,被測元素在原子化器中原子化為基態(tài)原子蒸氣。當光源發(fā)射出與被測元素吸收波長相同的特征譜線通過火焰中基態(tài)原子蒸氣時,光因被基態(tài)原子所吸收而減弱,其減弱的程度（吸光度）在一定條件下,與基態(tài)原子的數(shù)目（元素濃度）之間的關系遵守朗伯—比耳定律。被基態(tài)原子吸收后的譜線,經(jīng)分光系統(tǒng)分光后,由檢測器接收,轉換為電信號,再經(jīng)放大器放大,由顯示系統(tǒng)顯示出吸光度或光譜圖。

2 儀器與試劑

2.1 儀器

WFX210型原子吸收分光光度計（北京瑞利光學儀器廠）

HL-1型鈣、鎂、銅、鋅、錳空心陰極燈（河北寧強光源廠）

DB-1型不銹鋼電熱板（江蘇金壇金城國勝實驗儀器廠）

試驗所用玻璃儀器均經(jīng)HNO3∶H2O（2∶5,v/ v）浸泡12 h以上,取出后經(jīng)去離子水洗凈,晾干,備用。

2.2 試劑

硝酸（優(yōu)級純）（北京益利精細化學品有限公司）

高氯酸（優(yōu)級純）（天津市鑫源化工廠）

去離子水（實驗室自制）

氬氣（純度99.8%）

鋇標準溶液（國家標準物質研究中心）

鍶標準溶液（國家標準物質研究中心）

錳標準溶液（國家標準物質研究中心）

2.3 樣品

本次試驗測定的樣品為2010年8月19日普蘭店中水水樣。

2.4 樣品的處理

精密吸取100m L水樣置于150 mL三角瓶中,加入0.5m L硝酸,置于熱板上110℃小火加熱,確保水樣不沸騰。蒸至30～40mL冷卻,定量轉移至100mL量瓶中,以0.5%硝酸定容。

3 試驗方法與結果

3.1 原子吸收測定條件

各元素的最佳儀器工作條件見表1。

3.2 標準工作曲線的繪制

將鋇、鍶、錳各元素的標準儲備液用0.5%硝酸逐級稀釋配制成一系列標準溶液,按表1中試驗條件對標準溶液進行測定,以吸光值對濃度進行回歸計算,結果各元素吸光值與濃度呈良好的線性關系,圖1為鋇元素標準工作曲線,圖2為鍶元素標準工作曲線,圖3為錳元素標準工作曲線。

表1 原子吸收儀器工作條件

3.3 儀器精密度試驗

取鋇、鍶、錳各元素標準溶液標準曲線中間濃度,連續(xù)測定6次,計算吸光度相對標準差（RSD）,結果分別為0.65%、0.68%、0.29%。表明儀器分析精密度良好。結果見表2。

表2 精密度試驗結果（n=6）

表3 水樣測定結果

3.4 樣品測定

按表1中儀器工作條件,對待測水樣進行測定,結果見表3。

4 分析討論

4.1 石墨爐條件的選擇

a.干燥溫度不宜過高,以免空白標準溶液、元素儲備液、待測樣品揮發(fā)過快,影響測量精度。

b.對于難原子化的元素可以設定斜坡加熱,使受熱更完全,利于原子化階段的升溫。

c.選擇合適原子化的最低溫度,延長石墨管的使用壽命,減少石墨管的損耗。

d.沖洗溫度至少比原子化溫度高100℃。

4.2 程序升溫、光學控溫

本試驗在消解過程中采用程序升溫,使樣品消解更完全,測定更準確。鋇元素屬于難原子化元素,將原子化溫度設定在2 600～2 700℃,采用光學控溫模式,測得的吸光值結果較大,且穩(wěn)定。

4.3 石墨爐原子吸收法的優(yōu)點

a.選擇性高、干擾少。分析不同元素需選擇不同的元素燈,共存元素對被測元素不產(chǎn)生干擾,一般不需要分離共存元素就可以進行測定。

b.靈敏度高,石墨爐原子吸收分光光度法可測到10-9g/m l數(shù)量級。

c.測定的范圍廣?？捎脕頊y定70多種元素,既可做痕量組分分析,又可做常量組分測定。

d.操作簡便,分析速度快,已在輕工、農藥、醫(yī)藥、食品及環(huán)境監(jiān)測等方面得到廣泛應用。

4.4 石墨管的使用

實際測量過程中石墨爐的溫度平均達到2 500～3 000℃,對石墨管的損耗非常大。在測定鋇的試驗中,石墨爐的實際溫度可以達到3 000℃以上,因此要格外注意石墨管的狀態(tài),當在測量的過程中發(fā)現(xiàn)吸光值的曲線波動很大,出現(xiàn)異常時,應立即停止試驗檢查石墨管是否燒斷。石墨管燒斷的危害巨大,斷裂的碎片殘留在石墨爐中會造成吸光值偏差,甚至可能燒壞石墨爐電源。發(fā)現(xiàn)石墨管斷裂后,應該將石墨管的碎片徹底清理干凈,更換新管。圖4為石墨管燒斷時吸光值曲線。

圖4 石墨管燒斷時的圖形

4.5 玻璃器皿的準備

玻璃對元素的標準儲備液有強的吸附作用。因此,試驗用的玻璃器皿應用去離子水沖洗干凈,自然晾干,經(jīng)HNO3∶H2O（2∶5,v/v）浸泡12 h以上,取出后經(jīng)去離子水洗凈、晾干、備用。

4.6 標準儲備液的存放

配制好的標準儲備液在聚四氟乙烯瓶中存放,同一元素同一濃度的儲備液應固定使用同一器皿,以減少誤差。

4.7 硝酸的使用

配置標準儲備液所用的硝酸對吸光值有一定影響。新的硝酸應該進行空白試驗,如果空白值過大應避免使用,更換硝酸。

5 結論

本試驗方法準確簡便,重現(xiàn)性良好,是研究水中微量金屬元素含量的有效方法,并且檢測成本相對較低,易于推廣。原子吸收法可以在分析火電機組給水、蒸汽中發(fā)揮作用。如檢測水中的微量元素,判斷熱力系統(tǒng)的腐蝕傾向,評價設備的健康狀態(tài)及所用工藝的合理程度。

[1] 李昌厚.原子吸收分光光度計儀器及應用[M].北京：科學出版社,2006.

[2] 劉玉申,尹 華,吳小來.原子吸收分光光度法中的干擾及消除[J].農業(yè)與技術,2010,（2）：49-51.