硝酸铝对石墨炉原子吸收光谱法测定饮用水中铍的改进

更新时间：2011-08-16 点击次数：8615

铍及其化合物是剧毒的，我国建设部制定的《城市供水水质标准》（CJ/T 206—2005）以及我国卫生部制定的《生活饮用水水质卫生标准规范》中规定生活饮用水中铍的限值为0.002 mg/L。目前测定生活饮用水中铍的常用方法有铝试剂分光光度法、桑色素荧光法及石墨炉原子吸收法，分光法测定铍干扰多，灵敏读低，并且需要富集，耗时、成本高，污染环境。石墨炉原子吸收法简便、快捷，但是存在严重的基体干扰，灵敏度也不够理想。本文通过向水样中加入适量的硝酸铝做基体改进剂，克服石墨炉原子吸收法中的基体干扰，增加测量的灵敏度。

1实验部分

1.1仪器与试剂

PerkinElmer AA-600型原子吸收分光光度计；PerkinElmer AS-800自动进样器；横向加热热解涂层石墨管；铍空心阴极灯；氩气。

铍标准储备液[r（Be）=10 mg/L]：称取1.968 g硫酸铍（BeSO₄_·4h₂O）于1000 mL容量瓶中，加盐酸（1+19）50 mL溶解后，加纯水稀释至刻度。储存于玻璃瓶中，在冰箱中保存。

铍标准使用溶液[r（Be）=10 mg/L]：用铍标准储备液逐级稀释至刻度，用时现配。

硝酸铝溶液[r=39g/L]：称取Al（NO₃）₃·9H₂O 3.9 g于100 mL容量瓶，用纯水定容至刻度，摇匀。

1.2仪器条件

波长234.9 nm；狭缝宽度0.7 nm；灯电流20 mA；测量方式：峰面积。

表1 石墨炉操作条件

步骤	温度/℃	斜坡时间/s	保持时间/s	内气流（mL/min）	读数时间/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标准曲线制备

移取0.00、0.50、1.00、1.50、2.00 mL铍标准使用溶液分别加入5个100 mL容量瓶中，再分别加入硝酸铝溶液0.5 mL及浓硝酸0.2 mL，用纯水定容至刻度，摇匀，按上述仪器条件进样40mL进行测定。

1.4 样品测定

向100 mL容量瓶中加入硝酸铝溶液0.5 mL及浓硝酸0.2 mL，用待测水样定容至刻度，摇匀，按上述仪器条件进样40 mL进行测定。

2结果与讨论：

2.1基体改进剂硝酸铝浓度的选择

测定铍1.00 mg/L的标样，使用不同Al（NO₃）₃·9H₂O·9H₂O的量做基体改进剂。由表2可见，当Al（NO₃）₃·9H₂O的量超过164 mg/L时，得到的吸光度达到平稳。本文选择195 mg/L Al（NO₃）₃·9H₂O作为基体改进剂。

表2 不同Al（NO3）₃·9H₂O的量对吸光度的影响

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灰化温度的选择

2.2.1纯铍标的灰化温度的选择

以2400℃为原子化温度，进样40 mL，测定1.00 mg/L标样。由表3可见，灰化温度达到1100℃时，吸光度开始下降。故选择1100℃为灰化温度。

表 3 纯铍标准溶液中灰化温度对吸光度的影响

灰化温度/℃	吸光度	灰化温度/℃	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加入硝酸铝后铍标的灰化温度选择

以2400℃为原子化温度，进样40 mL，测定1.00 mg/L标样。由表4可见，灰化温度达到1600℃时，吸光度开始下降。故选择1600℃为灰化温度。

表4 加入硝酸铝后灰化温度对吸光度的影响

灰化温度/℃	吸光度	灰化温度/℃	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

从以上结果可以看出，加入硝酸铝后允许灰化温度提高了500℃。1.00 mg/L铍标准加入硝酸铝比不加入硝酸铝的吸光度提高了60℅。

2.3原子化温度的选择

以1600℃为灰化温度，进样40 mL，测定1.00 mg/L铍的标样。由表5可见，原子化温度达到2400℃时，吸光度达到平稳，故本文选择2400℃为原子化温度。

表5 原子化温度对吸光度的影响

原子化温度/℃	吸光度	灰化温度/℃	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共存元素的干扰

针对水中基体成分，考察共存元素对铍测定的干扰，以相对误差不超过8℅视为无干扰，向0.20 mg/L铍标样中分别加入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，均无干扰。

2.5检出限和测定限

按上述仪器条件进样40μL测定0.2、0.4、0.6、0.8 mg/L铍标准系列，得出标准曲线斜率K=0.11715。对空白溶液进行11次测定得出空白溶液的标准偏差SD=0.0002。计算方法的检出限为：3SD/K=3×0.0002/0.11715=0.005 mg/L。

测定限为：10×检出限=10×0.005=0.05 mg/L。

2.6.精密度和准确度

对4种水样进行加标回收率和精密度测定。由表6可见，回收率为95%~104℅，相对标准偏差小于5℅，符合痕量分析要求。

表6 加标回收率和精密度

水样	r/（µg·L^-1）		回收率/%	测定次数	相对标准偏差/%
水样	本底值	加标量	回收率/%	测定次数	相对标准偏差/%
地表水	<0.05	0.20	104.0	7	5.0
出厂水	<0.05	0.20	98.6	7	1.5
地下水	<0.05	0.20	95.6	7	1.6
管网水	<0.05	0.20	102.4	7	2.0

2.7 改进机理初探^[1]

加入硝酸铝不但可以排除干扰而且可以提高吸光度，原因推测如下：

① 铍与改进剂中的铝形成热稳定的铍铝合金，使允许灰化温度提高了500℃，所以基体在灰化时大部分已经灰化掉了，故加入硝酸铝能起到排除干扰的效果。

② 根据L’-vov的观点，当有大量硝酸铝存在时，在石墨炉原子化时有可能发生以下化学反应：

BeO_（g_）+AL_（g_）=Be_（g_）+ALO_（g_）

又根据AL-O的键能大于Be—O的键能，所以当大量铝存在时就有助于原子化时提高原子化效率，增加铍的吸光度。

3 结语

用石墨炉原子吸收分光光度法直接测定饮用水及水源水中铍时，采用硝酸铝作为基体改进剂，即能排除干扰，又能提高灵敏度，而且相对标准偏差<5℅，改进效果优良。

4参考文献

[1] 李述信.原子吸收光谱分析中的干扰及消除方法[M].1版.北京：北京大学出版社，1987.

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