石墨炉原子吸收光谱法测定硫酸亚铁铵中痕量元素砷和铅

王丽晖 高晓军 郑宏忠 张 虹

（中国兵器工业集团北方材料科学与工程研究院烟台所，烟台 264003）

石墨炉原子吸收光谱法测定硫酸亚铁铵中痕量元素砷和铅

王丽晖 高晓军 郑宏忠 张 虹

（中国兵器工业集团北方材料科学与工程研究院烟台所，烟台 264003）

砷和铅是硫酸亚铁铵中的杂质元素，其含量对硫酸亚铁铵的纯度有影响，一般要求其质量分数不超过0.002%。如此低的含量，使用石墨炉原子吸收法测定较为合适。笔者采用日立公司的石墨炉原子吸收法同时测定溶液中痕量砷和铅，采用偏振塞曼扣除背景，结合光学快速升温技术及基体改进技术，消除了共存组分对痕量砷、铅测定的干扰，详细探讨、制定了硫酸亚铁铵中痕量元素砷和铅的测定方法，提高了砷、铅测定的精密度和准确度。方法简便，快速，测定结果满意。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

石墨炉原子吸收光谱仪：Z-2000型，带横向加热石墨炉原子化器、热解涂层石墨管，日本日立公司；

砷、铅空心阴极灯：日本日立公司；

电子天平：CP214型，美国奥豪斯公司；

砷、铅标准储备液：浓度均为1.0 g／L，使用时逐级稀释成标准工作液；

硝酸溶液（1+3）：以优级纯硝酸和高纯水配制；

硝酸镍溶液：10 g／L，以高纯水配制；

试验用水为高纯水，电阻率大于18.2 MΩ·cm。

1.2 仪器工作条件

As：波长193.7 nm，狭缝宽度1.3 nm，灯电流12.0 mA，进样量 10 μL；

Pb：波长283.3 nm，狭缝宽度1.3 nm，灯电流7.5 mA，进样量10 μL；

保护气：氩气（99.99%），流量为200 mL／min；原子化停气；Zeeman效应背景校正器。

表1 石墨炉升温程序

1.3 样品处理

称取样品0.200 0 g于100 mL烧瓶中，加入硝酸溶液 10 mL，小火溶解后，稀释至刻度，过滤。用硝酸溶液 10 mL随同做试剂空白。

1.4 测定方法

调整好仪器设置条件，用石墨炉原子吸收光谱法测定吸光度。样品吸光度减去空白试剂吸光度后，从工作曲线上查出对应的浓度，计算元素含量。

2 结果与讨论

2.1 石墨管性能比较

普通石墨管多孔，容易渗透气体和液体，所以分析结果的重现性差，且石墨管的寿命短；热解涂层石墨管比普通石墨管多孔致密且耐高温（3 700℃），提高了中等挥发元素的灵敏性，减少难挥发元素形成碳化物［1］。石墨管受其材质、涂层、制作工艺的不同，其测试灵敏度相差很大。比较普通石墨管、热解涂层石墨管对测定的影响发现，使用普通石墨管灵敏度很低，而热解涂层石墨管有低孔隙度、低透气性、高纯度、高抗氧化能力和较长寿命［2］。实验采用热解涂层石墨管分别测定硫酸亚铁铵中痕量元素砷（As）和铅（Pb），结果表明，方法具有较高的灵敏度和良好的信噪比，能满足实验要求。

2.2 酸的选择

考虑到盐酸-硝酸混合酸可能造成待测元素在灰化阶段的损失，用硝酸溶样可以提高As的灵敏度，硝酸对Pb测定影响不大，这主要是因为绝大部分硝酸在灰化中得以除去［3］；但硝酸浓度过高使石墨管的使用寿命降低。经试验，硝酸溶液在测定液中体积分数为1.5%～40%时，元素的吸光度不受影响，而且硝酸溶解样品速度快并彻底。因此在硝酸介质中连续测定砷、铅时，采用2.5 mL（在100 mL容量瓶中）硝酸溶解样品。

2.3 试剂空白的控制

测定痕量元素首先控制好试剂空白，选用优质水及试剂，溶样酸选用杂质含量低的优级纯硝酸，工作曲线减曲线空白，样品减试剂空白，准确测定样品含量。

2.4 干扰因素及消除

在分析痕量铅时，217.0 nm分析线灵敏度高于218.3 nm分析线，但在吸收线发生塞曼分裂时，铅的218.3 nm分析线灵敏度却高于217.0 nm分析线［4］，因此测定铅时采用218.3 nm作分析线。

2.5 基体改进剂的选择

砷是易挥发元素，当温度高于200℃时，会发生散逸。为了提高灰化温度，尽可能消除背景干扰，选择10 g/L硝酸镍作基体改进剂［5］。Ediger在1975年首先将镍加入到石墨炉中使镍与砷形成热稳定合金，而加入HNO3使镍的基体效果更佳。Puttemans认为1% HNO3可使信号提高35%［6］。

用石墨炉测定硫酸亚铁铵中的Pb时，不加10 g／L Ni(NO3)2，曲线线性良好，由曲线计算标准样品没有超出允许范围。因此在测定Pb时，不加基体改进剂，直接进行测定。

2.6 灰化与原子化温度的选择

在不使待测元素损失的前提下，提高灰化温度，以更好地消除基体背景干扰。本法选择灰化温度：As为1 000℃，Pb为400℃；原子化温度：As为2 700℃，Pb为2 000℃。样品进行消化处理后，经过原子化高温得到升华，因此石墨管不会产生强的记忆效应。为了延长石墨管的寿命，试验选择清除温度：As为 2 800℃，Pb为 2 200℃。

2.7 工作曲线及线性范围

利用仪器自有的自动进样器，分别以浓度40 μg／L As、Pb标准溶液配制标准系列 0、10、20、40 μg／L。在仪器工作条件下，测定峰高，对峰高(y)和浓度(x)进行线性回归，得As的回归方程为y=0.002 6x+0.001 1，相关系数r=0.996 5，线性范围为0～80 μg／L ；Pb的回归方程为y=0.007 8x+0.001 8，相关系数r=0.999 8，线性范围为0～100 μg／L。

2.8 精密度及回收率

在硫酸亚铁铵中加入被测元素As、Pb，共进行8次平行试验，按实验方法进行测定。相对标准偏差、回收率计算结果见表2。

表2 精密度与准确度试验结果(n=8)

3 结论

建立了石墨炉原子吸收法直接测定硫酸亚铁铵中痕量元素砷和铅的分析方法，选用热解涂层石墨管提高了检测元素的灵敏度；通过加入基体改进剂10 g／L Ni(NO3)2，消除基体其它成分对砷的干扰，提高了砷的灰化温度，检测信号得到增大；在分析痕量元素铅时采用218.3 nm作分析线，提高了铅的灵敏度；经回收率及精密度试验，砷、铅回收率分别为102%、104%，相对标准偏差分别为4.73%、4.09%，低于国家规定5%标准，表明该方法准确、可靠。

［1］康惟道 .石墨炉原子吸收法的进展［J］.铀矿业，1997，16(3)：197-198.

［2］邓勃，何华琨.原子吸收光谱分析［M］.北京：化学工业出版社，2004： 243-246.

［3］丁建森，李建，周玲.微波消解石墨炉原子吸收光谱法测定茶叶中铅［J］.理化检验：化学分册，2001，37(12)： 571-572

［4］渠荣遴，孟庆英，姜冰.偏振塞曼无火焰原子吸收法测定铸铁中痕量铅、锑［J］.理化检验：化学分册，1987，23(6)： 352-353.

［5］薛平，付英文.石墨炉原子吸收法测定芦笋罐头中砷［J］.理化检验：化学分册，2000，36(3)： 112-113.

［6］赵东颖.石墨炉原子吸收法测定水中砷［J］.理化检验：化学分册，1996，32(1)： 47-48.

2011-09-19