时间:2024-05-22
孙 仓,金福杰 (辽宁省环境监测实验中心,辽宁沈阳110161)
镍是银白色金属,具有磁性和良好的可塑性,能够高度磨光和抗腐蚀,在工业上广泛应用于冶金、电镀、电子、化学、蓄电池等行业。它是人体必需的微量元素,但体内吸收过量可引起镍中毒。镍的常见测定方法有分光光度法、原子吸收光谱法、电化学分析法、流动注射法与相关分析技术的结合、电感耦合等离子体原子发射光谱法/质谱法等[1]。目前,由于石墨炉原子吸收法选择性好、灵敏度高、检出限低、操作简便、成本相对较低等特点,在土壤、食品、生物、水质等样品中重金属的检测方面得到了越来越广泛的应用。蔡金敏等分别用石墨炉原子吸收法对全血和食品中的镍进行了测定[2-3],刘星等分别对土壤中的铝和化探样品中的镉进行了分析[4-5],蒋小凤等分别对大气降水、生活饮用水和大气颗粒物中的镍进行了测定[6-8]。笔者对地表水中镍的石墨炉-原子吸收分光光度法进行了研究,并对相关试验条件进行了探讨和优化,确定了相关条件和参数,建立了地表水中镍的石墨炉-原子吸收分光光度法。
1.1 仪器 Zeenit700原子吸收分光光度计;自动进样器;热解涂层平台石墨管;电热板。
1.2 工作条件及仪器参数 波长232.0 nm,灯电流5.0 mA,光谱通带0.2 nm,灰化温度1 100℃保持5 s,原子化温度2 300℃保持5 s,除残温度2 600℃。
1.3 试剂 1 000 mg/L镍标准储备液(国家钢铁材料测试中心);硝酸(优级纯,德国默克公司)。
1.4 标准曲线的绘制 将标准储备液用0.2%硝酸逐级稀释,配制成50.0 μg/L母液,由仪器自动绘制标准曲线。
1.5 样品测定 取50.0 ml适量水样于100 ml三角瓶或聚四氟乙烯烧杯中,加入3 ml浓HNO3和3 ml H2O2,在可控温电热板上加热消解,确保样品不沸腾,蒸至1 ml左右。取下冷却,加0.2%HNO3溶解残渣,若有不溶沉淀应通过定量滤纸过滤至50 ml容量瓶中,用0.2%HNO3定容至标线,摇匀,待测。
2.1 酸度的确定 考察了样品不同酸度对吸光度的影响,配制了 0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、2.0% 硝酸的20.0 μg/L镍标准溶液,分别测定其吸光度。结果表明,未加酸样品的吸光度明显低于其他酸度样品的吸光度,其他酸度样品之间的吸光度差别不大,所以该试验选择0.2%的硝酸浓度,结果见图1。
2.2 光谱通带对吸光度的影响 把20.0 μg/L标准溶液分别在4 个光谱通带(0.2、0.5、0.8、1.2 nm)下进行测定。结果表明,在0.2 nm下测定的吸光度最大,灵敏度最高(图2)。
2.3 基体改进剂的确定 选择4种基体改进剂(硝酸镁、硝酸钯、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵)做比对试验。其浓度均为10 g/L,当进样体积为20 μl时,加入体积为5 μl,经比较,4 种基体改进剂中,磷酸氢二铵的效果稍差,其他3种都可以将灰化温度提升到1 300℃,但是背景相对变大,峰形也变差。由于不加基体改进剂时的灰化温度也能达到1 200℃,完全满足试验所需要求,所以该试验选择不加基体改进剂。结果见图3。
2.4 灰化温度和灰化时间的确定 灰化的目的是蒸发去除共存的基体和局外组分,从而减轻基体干扰,降低背景吸收。在试验中保持原子化温度2 300℃不变,改变灰化温度和灰化时间,观察吸光度的变化情况。结果表明,灰化温度在1 100~1 200℃时吸光度最大且稳定,到1 300℃时吸光度明显下降,最后确定灰化温度为1 100℃;其他条件固定,改变灰化时间,观察吸光度的变化,当保持时间为5 s时,吸光度最大,于是确定灰化时间为5 s(图4)。
2.5 原子化温度和原子化时间的确定 固定灰化温度和灰化时间,改变原子化温度(温度范围1 900~2 500℃)和原子化时间,观察吸光度的变化情况。结果表明,随着原子化温度的升高,吸光度不断升高,当温度升到2 300℃时,吸光度达到最大,即确定原子化温度为2 300℃;其他条件固定,改变原子化时间,观察吸光度的变化,当保持时间为5 s时,吸光度最大,确定原子化时间为5 s(图5)。
2.6 工作曲线线性范围 试验对工作曲线的线性范围进行了测定,结果表明工作曲线在0~50 μg/L之间线性良好,相关系数 r=0.999 8,回归方程 y=0.003 9x+0.000 4(图6)。
2.7 方法检出限、精密度 重复7次空白试验,根据方法检出限计算公式[9]:MDL=t(n-1,0.99)× S,其中,t(n-1,0.99)为自由度为n-1,置信度为99%时的t值,为3.143;S为7次重复测定值的标准偏差,计算得出检出限为0.95 μg/L;对两份实际样品分别进行7次平行测定,RSD为2.05% ~2.57%(表1)。
表1 精密度的测定结果
2.8 标准样品的测定 分别测定3种不同浓度的有证标准样品,测定结果准确,见表2。
表2 标准样品的测定结果
2.9 加标回收率的测定 对两份试际样品进行加标回收试验,加标量分别为10.0和20.0 μg/L。结果表明,回收率介于88.5% ~103.0%(表3)。
表3 加标回收率的测定结果
该研究建立了地表水中镍的石墨炉-原子吸收分光光度法,探讨和优化了相关的试验条件及主要升温程序。结果表明,在以0.2%硝酸为定容介质、仪器狭缝宽度为0.2 nm、灰化温度1 100℃保持5 s、原子化温度2 300℃保持5 s的条件下进行测定,标准曲线线性范围为0~50 μg/L;方法检出限为 0.95 μg/L;精密度为 2.05% ~2.57%;样品加标回收率为88.5% ~103.0%。该方法检出限低、精密度与准确度良好,适于清洁地表水中镍的测定,值得推广应用。
[1]李茹,乔壮明,王平,等.痕量镍分析的研究进展[J].冶金分析,2010,30(6):27 -36.
[2]蔡金敏,何俊涛,贠建培,等.石墨炉原子吸收分光光度法直接测定全血中镍[J].中国卫生检验杂志,2010,20(5):1005-1006.
[3]樊津江.石墨炉原子吸收法快速测定食品中铝和镍[J].河南科学,2008,26(1):35 -38.
[4]刘星,尤江峰,谢忠雷,等.石墨炉原子吸收光谱法测定土壤铝的条件优化[J].农业环境科学学报,2011,30(2):404 -408.
[5]唐毅,徐玉蓉,欧阳义华,等.石墨炉原子吸收光谱法测化探样品痕量镉的改进[J].云南地质,2009,28(3):322 -327.
[6]蒋晓凤,赵一先.石墨炉原子吸收光谱法测定大气降水中镉镍铅[J].环境监测管理与技术,2008,20(6):47-48.
[7]何健飞,雷霖,明剑辉.石墨炉原子吸收光谱法直接测定生活饮用水中镍[J].现代预防医学,2013,40(2):326 -327.
[8]刘仙娜,冷家峰,邓保军.石墨炉原子吸收分光光度法测定大气颗粒物中的镍[J].化学分析计量,2002,11(4):28 -29.
[9]中华人民共和国环境保护部.HJ 168-2010,环境监测分析方法标准制修订技术导则[S].北京:中国环境科学出版社,2010.
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