電感耦合等離子發(fā)射光譜法測定地表水和污水中16種金屬元素

電感耦合等離子發(fā)射光譜法測定地表水和污水中16種金屬元素

植路娟

(佛山市環(huán)境監(jiān)測中心站，廣東 佛山 528000)

摘要：本文通過使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀對水中鋁、砷、鋇、鈹?shù)?6種金屬元素的曲線、方法檢出限、精密度、準確度的測定，研究電感耦合等離子發(fā)射光譜法對這16種金屬元素的測定是否達到方法的要求。

關(guān)鍵詞：電感耦合等離子發(fā)射光譜法金屬測定

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(簡稱ICP-AES)是以電感耦合等離子矩為激發(fā)光源的一類光譜分析方法。由于具有檢出限低、準確度及精密度高、分析速度快、線性范圍寬等優(yōu)點，因此在國外ICP-AES法已發(fā)展成為一種極為普遍、適用范圍廣的常規(guī)分析方法，并已廣范用于環(huán)境試樣、巖石、礦物、生物醫(yī)學(xué)、金屬與合金中數(shù)十種元素的測定。

1　方法依據(jù)

《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)第三篇第四章。

2　方法原理

過濾或消解處理過的液體樣品經(jīng)進樣器中的霧化器被霧化并由氬載氣帶入到等離子體火炬中，氣化的樣品分子在等離子體火炬的高溫下被原子化、電離、激發(fā)。不同元素的原子在激發(fā)或電離時可發(fā)射出特征光譜，所以等離子體發(fā)射光譜可用來定性測定樣品中存在的元素。特征光譜的強弱與樣品中原子濃度有關(guān)，與標準溶液進行比較，即可定量測定樣品中各元素的含量。

3　適用范圍

本方法適用于地表水和污水中鋁、砷、鋇、鈹、鎘、鈷、鉻、銅、鐵、錳、鎳、鉛、鍶、鈦、釩和鋅16種元素溶解態(tài)及元素總量的的測定。

①溶解態(tài)元素：未經(jīng)酸化的樣品中，能通過0.45μm濾膜的元素成分。

②元素總量：未經(jīng)過濾的樣品，經(jīng)消解后測得的元素濃度。即樣品中溶解態(tài)和懸浮態(tài)兩部分元素濃度的總和。

4　實驗部分

4.1儀器與試劑

4.1.1Perkin Elmer 8300型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，珀金埃爾默股份有限公司；

4.1.2勝譜電熱板，廣州分析測試中心；

4.1.3Millipore超純水儀，密理博公司；

4.1.4鋁、砷、鋇、鈹、鎘、鈷、鉻、銅、鐵、錳、鎳、鉛、鍶、鈦、釩、鋅混合標準溶液，國家有色金屬及電子材料分析測試中心；

4.1.5鋁、砷、鋇、鈹、鎘、鈷、鉻、銅、鐵、錳、鎳、鉛、鈦、釩、鋅標準樣品，環(huán)境保護部標準樣品研究所；

4.1.6純硝酸，優(yōu)級純，德國默克公司；

4.1.7超純水，18.2MΩ·cm。

4.2儀器工作條件

環(huán)境溫度：5～35℃；相對濕度：20～80%；冷卻：循環(huán)水冷卻。

工作電源：220～240V AC，30A，50/60Hz(±1%)。

4.3水樣的預(yù)處理

①測定溶解態(tài)元素：樣品采集后立即通過0.45μm濾膜過濾，棄去初始的50～100ml溶液，收集所需體積的濾液并用(1+1)硝酸把溶液調(diào)節(jié)至pH<2。廢水試樣加入硝酸至含量達到1%。

②測定元素總量：取一定體積的均勻水樣(污水取含懸浮物的均勻水樣，地表水自然沉降30分鐘取上層非沉降部分)，加入(1+1)硝酸溶液若干毫升(每100mL樣品加入5.0mL硝酸)，置于電熱板上加熱消解，確保溶液不沸騰，緩慢加熱至近干，取下冷卻，反復(fù)進行這一過程，直到試樣溶液顏色變淺或穩(wěn)定不變。冷卻后，加入硝酸若干毫升和少量水，繼續(xù)加熱使殘渣溶解。冷卻后用水定容至原取樣體積，使溶液保持5%的硝酸濃度。

③空白溶液：取與樣品相同體積的水按相同的手續(xù)制備試劑空白溶液。

4.4標準系列

取混合標準溶液，以2%硝酸為溶劑，配制成鈹、鎘、鈷、鉻、銅、錳、鎳、鉛、鈦、釩濃度為0.00μg/L，10.0μg/L，20.0μg/L，40.0μg/L，60.0μg/L，80.0μg/L以及鋁、砷、鋇、鐵、鍶、鋅0.00mg/L，0.20mg/L，0.40mg/L，0.60mg/L，0.80mg/L，1.00mg/L的標準系列。

4.5樣品測定

開機，當儀器自檢和預(yù)熱完成后編輯測定方法和試樣信息，然后將試劑空白、標準系列、樣品溶液進行測定，最后讀取結(jié)果。

5　結(jié)果與討論

5.1工作曲線與方法檢出限

測定溶液配制的標準系列，繪制標準曲線，標準曲線的線性好，其相關(guān)系數(shù)r值均在0.9990以上，滿足環(huán)境監(jiān)測質(zhì)控的要求。平行測定2%硝酸空白溶液21次，以標準偏差的3倍計算方法檢出限，結(jié)果見表1。方法檢出限均低于《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)第三篇第四章中相對應(yīng)的檢出限，能滿足地表水和污水中相關(guān)金屬元素的分析要求。

表1　檢出限及校準曲線的相關(guān)系數(shù)

5.2精密度

鍶元素取標準系列中的第4個溶液(40μg/L)進行重復(fù)6次測定，結(jié)果表明，測定的RSD為1.40%；取其它元素的標準樣品進行重復(fù)6次測定，結(jié)果表明，測定的RSD為0.36%～1.95%，見表2。

表2　方法精密度試驗

5.3準確度

鍶元素取標準系列中的第4個溶液(40μg/L)進行測定，取其它元素的標準樣品進行測定，結(jié)果表明，各元素測得值均在標準樣品的理論值范圍內(nèi)，見表3。

表3　方法準確度試驗

5.4實際樣品的測定

5.4.1地表水的測定

采集汾江河羅村段水樣測定溶解態(tài)，進行全程空白試驗與加標回收試驗，結(jié)果表明，全程空白均未檢出，各待測元素加標回收率為97.5%～110%，均在質(zhì)控80.0%～120%范圍內(nèi)，見表4。

表4　地表水測定結(jié)果

5.4.2污水的測定

采集佛山市匯之源驛崗污水處理有限公司排放口水樣測定元素總量，進行全程空白試驗與加標回收試驗，結(jié)果表明，全程空白均未檢出，各待測元素加標回收率為94.0%～110%，均在質(zhì)控80.0%～120%范圍內(nèi)，見表5。

表5　污水測定結(jié)果

6　結(jié)論

(1)使用此方法測定各元素標準系列的回歸曲線線性相關(guān)性良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.9990，檢出限均低于《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)第三篇第四章中相對應(yīng)的檢出限。

(2)各元素測定的重復(fù)性良好，6次測定的相對標準偏差為0.36%～1.95%，均低于5%。

(3)各元素加標回收率為94.8%～107%，均在質(zhì)控80%～120%范圍內(nèi)。國家環(huán)保部標樣研究所提供的標準樣品測定結(jié)果合格。

參考文獻

[1]國家環(huán)境保護總局.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].第四版.北京.中國環(huán)境科學(xué)出版社.2002：243-248.