水处理剂中原子荧光光谱法同时测定砷和汞的含量检测方案(原子荧光光谱)

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吉天仪器TITAN INSTRUMENTS 原子荧光光谱法同时测定水处理剂中砷和汞的含量 摘要：本文应用北京吉天仪器有限公司的 Kylin S13 三通道双光束原子荧光光度计，同时测定水处理剂中砷和汞元素的含量，并对方法进行了验证。实验结果表明：参考国标方法，用硝酸消解水处理剂：聚氯化铝26%、聚氯化铝28%、聚氯化铝30%和聚合硫酸铁样品，同测砷和汞元素，方法检出限为 As 0.0017pg/g，Hg 0.0002pg/g，加标回收率在 89.4%~111.2%。采用 Kylin S13 可以同时测定水处理剂中砷和汞元素的含量，结果真实可靠。 水处理剂是工业用水、生活用水、废水处置进程中必需的化学药剂，经过运用这些化学药剂，可使水到达必然的质量要求。水处理剂在生产、运输过程中，由于生产工艺、原料、设备等因素，可能会带入砷、汞等重金属。这些重金属必然也会随之引入到水系统中，从而给水质带来变化，最终危害人类的健康。砷和汞的含量是判定水处理剂质量好坏的重要指标。水处理剂聚氯化铝和聚合硫酸铁是水处理行业应用较为广泛的无机高分子絮凝剂。GB 15892-2009规定了生活饮用水用聚氯化铝中砷和汞的限值， GB/T22627-2014规定了工业级水处理剂聚氯化铝中砷和汞的限值， GB/T 14591-2016规定了水处理剂聚合硫酸铁中砷和汞的限值。因此，水处理剂中砷和汞 的检测很有必要。 目前，砷和汞的测定方法主要有原子吸收光谱法、原子荧光光谱法和电感耦合等离子体质谱法等。其中，原子荧光光谱法因其灵敏度好、重复性好、准确度高等优点而被广泛使用。国标采用原子荧光光谱法测水处理剂中砷和汞元素均单独检测。本研究参考 GB/T33086-2016，采用硝酸消解前处理，原子荧光光谱法双通道同时测定水处理剂：聚氯化铝26%、聚氯化铝28%、聚氯化铝30%和聚合硫酸铁样品中砷和汞两种元素。该方法操作简单，准确可靠，且检测效率高，为水处理剂中重金属元素含量的测定提供了较好的参考方法。 表1：实验所用仪器/设备/耗材/试剂 # 仪器/设备/耗材 # 试剂 1 Kylin S13 三通道双光束原子荧光光度计(北京吉天仪器有限公司) 1 砷标准溶液 (GBW(E)080117) 2 电加热板 2 汞标准溶液 (GBW(E)080124) 3 分析天平(万分之一) 3 硝酸(优级纯) 4 超纯水仪 4 盐酸(优纯) 5 氩气(纯度≥99.99%) 5 氢氧化钾(优级纯) 6 锥形瓶 6 硼氢化钠(分析纯) 7 容量瓶 7 硫脲(分析纯) 8 比色管 8 抗坏血酸(分析纯) 9 离心管 9 工业级水处理剂：聚氯化铝26%、聚氯化铝28%、聚氯化铝30%和聚合硫酸铁 3 测试原理 样品经加酸消解处理后，加入硫脲使五价砷预还原为三价砷，再加入硼氢化钾(或硼氢化钠)使其进一步还原生成砷化氢，汞被直接还原为原子态汞，由氩气载入石英原子化器中分解为原子态砷。在高强度砷和汞空心阴极灯的发射光激发下产生原子荧光，其荧光强度在固定条件下与被测溶液中砷和汞的浓度成正比，与标准系列比较定量。多道原子荧光同时检测砷和汞元素的含量。 4 分析方法 4.1试样制备 4.1.1试剂溶液 5%盐酸(V/V)：量取 50mL盐酸，用去离子水定容至1000mL。 1.05%硼氢化钠(W/V，或 1.5%硼氢化钾，溶于0.5%氢氧化钾溶液)：先尔取5g氢氧化钾，放入1000mL 去离子水中，待完全溶解后，再加入称好的 10.5g硼氢化钾，溶解后摇匀。 10%硫脲+10%抗坏血酸混合溶液(W/)：称称 10g硫脲和10g抗坏血酸，加去离子水定容至100mL，搅拌、超声或加热，使其溶解。 4.1.2标准品溶液 砷标准使用溶液(1ug/mL)：精精吸取 100pg/mL 砷标准贮备液 1mL 至100mL容量瓶中，用5%盐酸稀释至刻度。汞标准使用溶液(1ug/mL)：精确吸取 100pg/mL 汞标准贮备液1mL至100mL容量瓶中，用5%盐酸稀释至刻度。 测定用砷、汞混合标准溶液： 准确吸取砷标准使用液5mL、汞标准使用液0.1mL 于100mL容量瓶中， 加入浓盐酸5mL，用去离子水定容至刻度(混合标准溶液中砷的浓度为 50.0 ng/mL、汞的浓度为 1.0 ng/mL)。 4.1.3样品溶液 称取样品1g(精确至0.2mg)， 置于 100mL 锥形瓶中。加30mL水、3mL硝酸，盖上表面皿，放到电加热板上煮沸约 1min，冷至室温后转移至50mL 比色管。分别加入盐酸，10%的硫脲+10%的抗坏血酸混合溶液，用去离子水稀释定容至刻度，摇匀。预还原30min 后，上机测定 As 和 Hg元素的含量。同时做试剂空白和样品加标实验。 4.2仪器工作条件 表2：：仪器工作条件 仪器 北京吉天仪器有限公司kylin S133)原子荧光光度计 通道 A道 (As) B道(Hg) 灯电流(主阴极/辅阴极) 70/35mA 40/0 mA 负高压 290V 灯双光束扣漂移 是 载气 400 mL/min 屏蔽气 800 mL/min 原子化器温度 200℃ 原子化器温度高度 10 mm 5 实验结果 5.1重复性 连续进样7次测定用混合标准溶液 1.0 mL， 重复性统计见表3。 表3：砷和汞两种元素的重复性 # 信号值 A道(As) B道(Hg) 1 6912.09 2305.98 2 6875.50 2310.76 3 6855.32 2297.06 4 6871.83 2275.35 5 6843.78 2281.96 6 6824.07 2287.24 7 6805.86 2326.54 RSD 0.51% 0.78% 5.2标准曲线和方法检出限 将混合标准溶液依次进样 0.05mL，0.1 mL， 0.2 mL， 0.4mL， 0.8 mL和1.0mL， 以元素浓度为横坐标，信号值为纵坐标绘制标准曲线，砷和汞的线性见图1和图2，线性及相关系数见表4。连续进11次标准空白溶液，计算方法检出限，结果见表5. 图1As 的标准曲线 图2Hg的标准曲线 表4：线性范围、线性回归方程及相关系数 元素 线性范围(ng/mL) 线性方程 相关系数r A道 (As) 2.5~50.0 Y=150.51X+14.85 0.9999 B道(Hg) 0.05~1.0 Y=2319.1X-16.34 0.9999 表5：：方法检出限 元素 11次空白信号值 方法检出限(g/g) A道(As) 10.99，9.07，7.52，9.87，7.37，8.09，9.87，10.75，6.78，7.80，11.77 0.0017 B道(Hg) 16.90，18.43，23.97，18.15，19.54，17.81，15.09，22.87， 23.02， 13.89，16.68 0.0002 5.3样品测试结果及准确度 表6：样品测量浓度及准确度结果表 样品名称 测定值(mg/kg) 加标回收率(%) A(As) B(Hg) A(As) B(Hg ) 聚氯化铝26% 4.70 0.015 —一 4.74 0.015 —— 聚氯化铝28% 4.43 0.020 89.4 97.7 4.28 0.020 101.5 104.9 聚氯化铝30% 3.54 0.011 101.6 104.9 3.59 0.011 99.9 104.9 聚合硫酸铁 0.41 0.004 93.5 110.0 0. 40 0.004 94.4 111.2 6 结论 应用吉天仪器有限公司的 Kylin S13三通道双光束原子荧光光度计双通道同时测定水处理剂样品中的砷和汞元素的含量。实验结果表明，采用该方法可以准确地测定水处理剂样品中砷和汞元素的含量，测量重复性好，线性好，加标回收率较好。该方法符合 GB/T 33086-2016的要求，结果准确可靠，值得推广。 版权所有◎北京吉天仪器有限公司保留一切权利。 未经本公司书面许可，任何单位及个人不得以任何方式或理由对上述产品、服务、信息、材料的任何部分进行使用、复制、修改、抄录、传播或与其它产品捆绑使用、销售。凡侵犯本公司知识产权的，本公司必依法追究其法律责任。 地 址：北京市朝阳区酒仙桥东路1号M6座3-4层 邮 编：100016 售 后：010-64377792 010-64377759 (工作日8：30至17：30) 传 真：010-64379929 网 址： www.bjtitanco.com E-mail： service@bjtitanco.com C京吉天仪器有限公司版权所有 摘要：本文应用北京吉天仪器有限公司的Kylin S13三通道双光束原子荧光光度计，同时测定水处理剂中砷和汞元素的含量，并对方法进行了验证。实验结果表明：参考国标方法，用硝酸消解水处理剂：聚氯化铝26%、聚氯化铝28%、聚氯化铝30%和聚合硫酸铁样品，同测砷和汞元素，方法检出限为As 0.0017μg/g，Hg 0.0002μg/g，加标回收率在89.4%～111.2%。采用Kylin S13可以同时测定水处理剂中砷和汞元素的含量，结果真实可靠。   1     前言水处理剂是工业用水、生活用水、废水处置进程中必需的化学药剂，经过运用这些化学药剂，可使水到达必然的质量要求。水处理剂在生产、运输过程中，由于生产工艺、原料、设备等因素，可能会带入砷、汞等重金属。这些重金属必然也会随之引入到水系统中，从而给水质带来变化，最终危害人类的健康。砷和汞的含量是判定水处理剂质量好坏的重要指标。水处理剂聚氯化铝和聚合硫酸铁是水处理行业应用较为广泛的无机高分子絮凝剂。GB 15892-2009规定了生活饮用水用聚氯化铝中砷和汞的限值，GB/T 22627-2014 规定了工业级水处理剂聚氯化铝中砷和汞的限值，GB/T 14591-2016规定了水处理剂聚合硫酸铁中砷和汞的限值。因此，水处理剂中砷和汞的检测很有必要。目前，砷和汞的测定方法主要有原子吸收光谱法、原子荧光光谱法和电感耦合等离子体质谱法等。其中，原子荧光光谱法因其灵敏度好、重复性好、准确度高等优点而被广泛使用。国标采用原子荧光光谱法测水处理剂中砷和汞元素均单独检测。本研究参考GB/T 33086-2016，采用硝酸消解前处理，原子荧光光谱法双通道同时测定水处理剂：聚氯化铝26%、聚氯化铝28%、聚氯化铝30%和聚合硫酸铁样品中砷和汞两种元素。该方法操作简单，准确可靠，且检测效率高，为水处理剂中重金属元素含量的测定提供了较好的参考方法。2     仪器设备表1：实验所用仪器/设备/耗材/试剂#仪器/设备/耗材#试剂1Kylin S13 三通道双光束原子荧光光度计（北京吉天仪器有限公司）1砷标准溶液（GBW(E)080117）2电加热板2汞标准溶液（GBW(E)080124）3分析天平（万分之一）3硝酸（优级纯）4超纯水仪4盐酸（优级纯）5氩气(纯度≥99.99%)5氢氧化钾（优级纯）6锥形瓶6硼氢化钠（分析纯）7容量瓶7硫脲（分析纯）8比色管8抗坏血酸（分析纯）9离心管9工业级水处理剂：聚氯化铝26%、聚氯化铝28%、聚氯化铝30%和聚合硫酸铁3     测试原理样品经加酸消解处理后，加入硫脲使五价砷预还原为三价砷，再加入硼氢化钾（或硼氢化钠）使其进一步还原生成砷化氢，汞被直接还原为原子态汞，由氩气载入石英原子化器中分解为原子态砷。在高强度砷和汞空心阴极灯的发射光激发下产生原子荧光，其荧光强度在固定条件下与被测溶液中砷和汞的浓度成正比，与标准系列比较定量。多道原子荧光同时检测砷和汞元素的含量。4    分析方法4.1  试样制备  4.1.1 试剂溶液5%盐酸（V/V）：量取50mL盐酸，用去离子水定容至1000mL。1.05%硼氢化钠（W/V，或1.5%硼氢化钾，溶于0.5%氢氧化钾溶液）：先称取5g氢氧化钾，放入1000mL去离子水中，待完全溶解后，再加入称好的10.5g硼氢化钾，溶解后摇匀。10%硫脲+10%抗坏血酸混合溶液（W/V）：称取10g硫脲和10g抗坏血酸，加去离子水定容至100mL，搅拌、超声或加热，使其溶解。4.1.2 标准品溶液砷标准使用溶液（1μg/mL）：精确吸取100μg/mL砷标准贮备液1mL至100mL容量瓶中，用5%盐酸稀释至刻度。汞标准使用溶液（1μg/mL）：精确吸取100μg/mL汞标准贮备液1mL至100mL容量瓶中，用5%盐酸稀释至刻度。测定用砷、汞混合标准溶液： 准确吸取砷标准使用液5mL、汞标准使用液0.1mL于100mL容量瓶中， 加入浓盐酸5mL，用去离子水定容至刻度（混合标准溶液中砷的浓度为50.0 ng/mL、汞的浓度为1.0 ng/mL）。4.1.3 样品溶液称取样品1g（精确至0.2mg），置于100mL锥形瓶中。加30mL水、3mL硝酸，盖上表面皿，放到电加热板上煮沸约1min，冷至室温后转移至50mL比色管。分别加入盐酸，10%的硫脲+10%的抗坏血酸混合溶液，用去离子水稀释定容至刻度，摇匀。预还原30min后，上机测定As和Hg元素的含量。同时做试剂空白和样品加标实验。4.2 仪器工作条件表 2：仪器工作条件仪器北京吉天仪器有限公司kylin S13 原子荧光光度计通道A道（As）B道（Hg）灯电流（主阴极/辅阴极）70/35 mA40/0 mA负高压290V灯双光束扣漂移是载气400 mL/min屏蔽气800 mL/min原子化器温度200 ℃原子化器温度高度10 mm  5    实验结果 5.1 重复性连续进样7次测定用混合标准溶液1.0 mL，重复性统计见表3。表3：砷和汞两种元素的重复性#信号值A道（As）B道（Hg）16912.092305.9826875.502310.7636855.322297.0646871.832275.3556843.782281.9666824.072287.2476805.862326.54RSD0.51%0.78%5.2 标准曲线和方法检出限 将混合标准溶液依次进样0.05mL，0.1 mL，0.2 mL，0.4mL，0.8 mL和1.0mL，以元素浓度为横坐标，信号值为纵坐标绘制标准曲线，砷和汞的线性见图1和图2，线性及相关系数见表4。连续进11次标准空白溶液，计算方法检出限，结果见表5。              图1 As的标准曲线 图2 Hg的标准曲线表4：线性范围、线性回归方程及相关系数元素线性范围（ng/mL）线性方程相关系数rA道（As）2.5~50.0Y=150.51X+14.850.9999B道（Hg）0.05~1.0Y=2319.1X-16.340.9999表5：方法检出限元素11次空白信号值方法检出限（μg/g）A道（As）10.99，9.07，7.52，9.87，7.37，8.09，9.87，10.75，6.78，7.80，11.770.0017B道（Hg）16.90，18.43，23.97，18.15，19.54，17.81，15.09，22.87，23.02，13.89，16.680.00025.3 样品测试结果及准确度表6：样品测量浓度及准确度结果表样品名称测定值（mg/kg）加标回收率（%）A(As)B（Hg）A(As)B（Hg）聚氯化铝26%4.700.015----4.740.015----聚氯化铝28%4.430.02089.497.74.280.020101.5104.9聚氯化铝30%3.540.011101.6104.93.590.01199.9104.9聚合硫酸铁0.410.00493.5110.00.400.00494.4111.26     结论应用吉天仪器有限公司的Kylin S13三通道双光束原子荧光光度计双通道同时测定水处理剂样品中的砷和汞元素的含量。实验结果表明，采用该方法可以准确地测定水处理剂样品中砷和汞元素的含量，测量重复性好，线性好，加标回收率较好。该方法符合GB/T 33086-2016的要求，结果准确可靠，值得推广。