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硝酸鋁對石墨爐原子吸收光譜法測定飲用水中鈹的改進

更新時間：2011-08-16 點擊次數：7100

鈹及其化合物是劇毒的，我國建設部制定的《城市供水水質標準》（CJ/T 206—2005）以及我國衛生部制定的《生活飲用水水質衛生標準規范》中規定生活飲用水中鈹的限值為0.002 mg/L。目前測定生活飲用水中鈹的常用方法有鋁試劑分光光度法、桑色素熒光法及石墨爐原子吸收法，分光法測定鈹干擾多，靈敏讀低，并且需要富集，耗時、成本高，污染環境。石墨爐原子吸收法簡便、快捷，但是存在嚴重的基體干擾，靈敏度也不夠理想。本文通過向水樣中加入適量的硝酸鋁做基體改進劑，克服石墨爐原子吸收法中的基體干擾，增加測量的靈敏度。

1實驗部分

1.1儀器與試劑

PerkinElmer AA-600型原子吸收分光光度計；PerkinElmer AS-800自動進樣器；橫向加熱熱解涂層石墨管；鈹空心陰極燈；氬氣。

鈹標準儲備液[r（Be）=10 mg/L]：稱取1.968 g硫酸鈹（BeSO₄_·4h₂O）于1000 mL容量瓶中，加鹽酸（1+19）50 mL溶解后，加純水稀釋至刻度。儲存于玻璃瓶中，在冰箱中保存。

鈹標準使用溶液[r（Be）=10 mg/L]：用鈹標準儲備液逐級稀釋至刻度，用時現配。

硝酸鋁溶液[r=39g/L]：稱取Al（NO₃）₃·9H₂O 3.9 g于100 mL容量瓶，用純水定容至刻度，搖勻。

1.2儀器條件

波長234.9 nm；狹縫寬度0.7 nm；燈電流20 mA；測量方式：峰面積。

表1 石墨爐操作條件

步驟	溫度/℃	斜坡時間/s	保持時間/s	內氣流（mL/min）	讀數時間/s
1	110	5	25	250	0
2	130	5	45	250	0
3	1600	8	15	250	0
4	2400	0	3	0	3
5	2500	1	3	250	0

1.3標準曲線制備

移取0.00、0.50、1.00、1.50、2.00 mL鈹標準使用溶液分別加入5個100 mL容量瓶中，再分別加入硝酸鋁溶液0.5 mL及濃硝酸0.2 mL，用純水定容至刻度，搖勻，按上述儀器條件進樣40mL進行測定。

1.4 樣品測定

向100 mL容量瓶中加入硝酸鋁溶液0.5 mL及濃硝酸0.2 mL，用待測水樣定容至刻度，搖勻，按上述儀器條件進樣40 mL進行測定。

2結果與討論：

2.1基體改進劑硝酸鋁濃度的選擇

測定鈹1.00 mg/L的標樣，使用不同Al（NO₃）₃·9H₂O·9H₂O的量做基體改進劑。由表2可見，當Al（NO₃）₃·9H₂O的量超過164 mg/L時，得到的吸光度達到平穩。本文選擇195 mg/L Al（NO₃）₃·9H₂O作為基體改進劑。

表2 不同Al（NO3）₃·9H₂O的量對吸光度的影響

加入量（mg/L）	吸光度	加入量（mg/L）	吸光度
41	0.0781	205	0.1051
82	0.0850	246	0.1053
123	0.0997	287	0.1052
164	0.1050	410	0.1054

2.2灰化溫度的選擇

2.2.1純鈹標的灰化溫度的選擇

以2400℃為原子化溫度，進樣40 mL，測定1.00 mg/L標樣。由表3可見，灰化溫度達到1100℃時，吸光度開始下降。故選擇1100℃為灰化溫度。

表 3 純鈹標準溶液中灰化溫度對吸光度的影響

灰化溫度/℃	吸光度	灰化溫度/℃	吸光度
800	0.0606	1200	0.0604
900	0.0635	1300	0.0409
1000	0.0640	1400	0.0185
1100	0.0653

2.2.2加入硝酸鋁后鈹標的灰化溫度選擇

以2400℃為原子化溫度，進樣40 mL，測定1.00 mg/L標樣。由表4可見，灰化溫度達到1600℃時，吸光度開始下降。故選擇1600℃為灰化溫度。

表4 加入硝酸鋁后灰化溫度對吸光度的影響

灰化溫度/℃	吸光度	灰化溫度/℃	吸光度
1100	0.0974	1600	0.1033
1200	0.0945	1700	0.0952
1300	0.0992	1800	0.0807
1400	0.1019	1900	0.0530
1500	0.1013

從以上結果可以看出，加入硝酸鋁后允許灰化溫度提高了500℃。1.00 mg/L鈹標準加入硝酸鋁比不加入硝酸鋁的吸光度提高了60℅。

2.3原子化溫度的選擇

以1600℃為灰化溫度，進樣40 mL，測定1.00 mg/L鈹的標樣。由表5可見，原子化溫度達到2400℃時，吸光度達到平穩，故本文選擇2400℃為原子化溫度。

表5 原子化溫度對吸光度的影響

原子化溫度/℃	吸光度	灰化溫度/℃	吸光度
1900	0.0006	2300	0.1032
2000	0.0577	2400	0.1073
2100	0.0892	2500	0.1075
2200	0.0950

2.4共存元素的干擾

針對水中基體成分，考察共存元素對鈹測定的干擾，以相對誤差不超過8℅視為無干擾，向0.20 mg/L鈹標樣中分別加入Na 200 mg/L、Ca 150 mg/L、Mg 100 mg/L、Mn 1 mg/L、Zn 10 mg/L、Cu 10 mg/L、Fe 10 mg/L、K 10 mg/L、Cl^-250 mg/L、F^-10 mg/L、SO₄^2- 250 mg/L、HPO₄^2-250 mg/L，均無干擾。

2.5檢出限和測定限

按上述儀器條件進樣40μL測定0.2、0.4、0.6、0.8 mg/L鈹標準系列，得出標準曲線斜率K=0.11715。對空白溶液進行11次測定得出空白溶液的標準偏差SD=0.0002。計算方法的檢出限為：3SD/K=3×0.0002/0.11715=0.005 mg/L。

測定限為：10×檢出限=10×0.005=0.05 mg/L。

2.6.精密度和準確度

對4種水樣進行加標回收率和精密度測定。由表6可見，回收率為95%~104℅，相對標準偏差小于5℅，符合痕量分析要求。

表6 加標回收率和精密度

水樣	r/（µg·L^-1）		回收率/%	測定次數	相對標準偏差/%
水樣	本底值	加標量	回收率/%	測定次數	相對標準偏差/%
地表水	<0.05	0.20	104.0	7	5.0
出廠水	<0.05	0.20	98.6	7	1.5
地下水	<0.05	0.20	95.6	7	1.6
管網水	<0.05	0.20	102.4	7	2.0

2.7 改進機理初探^[1]

加入硝酸鋁不但可以排除干擾而且可以提高吸光度，原因推測如下：

① 鈹與改進劑中的鋁形成熱穩定的鈹鋁合金，使允許灰化溫度提高了500℃，所以基體在灰化時大部分已經灰化掉了，故加入硝酸鋁能起到排除干擾的效果。

② 根據L’-vov的觀點，當有大量硝酸鋁存在時，在石墨爐原子化時有可能發生以下化學反應：

BeO_（g_）+AL_（g_）=Be_（g_）+ALO_（g_）

又根據AL-O的鍵能大于Be—O的鍵能，所以當大量鋁存在時就有助于原子化時提高原子化效率，增加鈹的吸光度。

3 結語

用石墨爐原子吸收分光光度法直接測定飲用水及水源水中鈹時，采用硝酸鋁作為基體改進劑，即能排除干擾，又能提高靈敏度，而且相對標準偏差<5℅，改進效果優良。

4參考文獻

[1] 李述信.原子吸收光譜分析中的干擾及消除方法[M].1版.北京：北京大學出版社，1987.

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