電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定地下水總硬度

顧 琳，李 墨，胡 霜

(江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局 地球化學(xué)勘查與海洋地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇 南京 210007)

0 引言

地下水中總硬度是評(píng)價(jià)水質(zhì)的重要指標(biāo)之一，地下水總硬度的經(jīng)典測(cè)定方法是乙二胺四乙酸二鈉滴定法。該方法操作復(fù)雜，終點(diǎn)不易判斷，受溫度影響大，干擾多，使用的氰化鉀有劇毒。本文采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法分別測(cè)定地下水中的鈣、鎂離子的濃度，然后換算成碳酸鈣的濃度，得出地下水中的總硬度[1-2]。采用該方法使用的試劑少，操作簡(jiǎn)便快速、準(zhǔn)確度高、精密度好。

1 材料與方法

1.1 儀器和試劑

Avio200電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀，美國(guó)PerkinElmer公司；載氣為氬氣，純度>99.99%。

鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液1 000 mg/L、鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液1 000mg/L，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GSB07—3163—2014(200745)，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GSB07—3163—2014(200744)，購(gòu)自環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所；硝酸購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；實(shí)驗(yàn)用水為高純水，電阻率≥18.2×104Ω·m。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1鈣鎂標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制

分別準(zhǔn)確移取0、0.5、1、2、5、10、20 mL鈣鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液置于100 mL容量瓶中，加入1%硝酸溶液，用水稀釋至刻度后搖勻。得到0、5、10、20、50、100、200 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。鈣標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為y=179 875.35x-1 215 097.92，相關(guān)系數(shù)為0.999 8；鎂標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為y=218 044.04x+299 896.44，相關(guān)系數(shù)為0.999 8。

1.2.2儀器工作條件

鈣的波長(zhǎng)為317.933 nm，鎂的波長(zhǎng)為285.213 nm，分析泵速1.5 mL/min，功率1 300 W，觀測(cè)方式均為徑向，輔助氣流量0.3 L/min，霧化氣流量0.8 L/min，等離子氣流量15 L/min。

1.2.3樣品分析

取一定體積的原水，如果不澄清則要先過(guò)濾再分析，按照儀器規(guī)程進(jìn)樣。

1.2.4計(jì)算公式

總硬度=2.497×cCa+4.118×cMg

總硬度以CaCO3計(jì)，單位為mg/L。

2 結(jié)果與討論

2.1 分析線波長(zhǎng)的選擇

選用儀器推薦的第一分析線進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)表明鈣的波長(zhǎng)為317.933 nm，鎂的波長(zhǎng)為285.213 nm時(shí)干擾少，靈敏度高，信噪比低，在此波長(zhǎng)下測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在不確定度范圍內(nèi)。

2.2 方法檢出限

按照樣品的操作步驟，在同一條件下重復(fù)7次空白實(shí)驗(yàn)，計(jì)算7次結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差S，并按下述公式計(jì)算方法檢出限MDL=t(6,0.99)×S=3.143×0.042=0.13 mg/L，其中：t(6,0.99)=3.143。用乙二胺四乙酸二鈉滴定法計(jì)算得到檢出限為0.51mg/L。因此，用ICP-AES法測(cè)定總硬度檢出限比EDTA-2Na法低[3]。

2.3 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

試驗(yàn)中采用兩種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GSB07—3163—2014(200744)及GSB07—3163—2014(200745)各分析6次，分別計(jì)算平均值以及相對(duì)誤差，由表1可見(jiàn)相對(duì)誤差在0.7% ～1.1%，符合分析要求。

表1 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

2.4 精密度實(shí)驗(yàn)

取3個(gè)實(shí)際地下水樣品，分別重復(fù)測(cè)定6次，根據(jù)結(jié)果計(jì)算其平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差SD以及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD。由表2可知，地下水總硬度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.4%～2.2 %，在可接受的范圍內(nèi)[4]。

表2 精密度實(shí)驗(yàn) mg/L

2.5 兩種方法分析對(duì)比

分析了3個(gè)實(shí)際樣品，分別采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)和EDTA-2Na兩種方法測(cè)定，由表3可知，兩種方法的相對(duì)偏差為0.09%～0.67%，滿足實(shí)驗(yàn)室規(guī)范中的質(zhì)控要求。兩種方法分析對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 兩種方法分析對(duì)比試驗(yàn)

3 結(jié)語(yǔ)

采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定地下水中總硬度，研究了其檢出限、準(zhǔn)確度和精密度。結(jié)果表明，該方法可用于測(cè)定地下水總硬度，檢出限低，準(zhǔn)確度高，精密度好，分析速度快，滿足實(shí)驗(yàn)室規(guī)范中的質(zhì)控要求。該分析方法可靠，與乙二胺四乙酸二鈉滴定法分析結(jié)果無(wú)顯著差異，可作為傳統(tǒng)的乙二胺四乙酸二鈉滴定法的替代方法。