原子荧光法测定工业废水中的砷

苏 飞，陈伟宏，黄爱荣

（广西柳州钢铁集团公司技术中心，广西 柳州 545002）

原子荧光法测定工业废水中的砷

苏 飞，陈伟宏，黄爱荣

（广西柳州钢铁集团公司技术中心，广西 柳州 545002）

摘 要：蒸汽发生-原子荧光光谱法是将蒸汽发生技术与无色散原子荧光光谱检测系统完美结合而发展起来的一项新的联用分析技术。当采用合适的还原剂如KBH4和NaBH4发生反应时，砷、锑、铋、硒、碲、铅、锡、锗等可形成气态氢化物。该方法具有灵敏度高、可使待测元素与大多数的集体元素分离、干扰少、线性范围宽、重现性好、可多元素同时分析等特点，是一种优良的痕量分析技术。本文对原子荧光法测定工业废水中砷的影响因素进行探讨。

关键词：原子荧光分光光度法；工业废水；砷

随着砷在工业中的广泛应用，进入废水中的砷含量相当大。砷通过呼吸道、消化道和皮肤接触进入人体，对人的心肺、呼吸、神经、生殖、造血、免疫系统都有不同程度的损伤作用。砷还有致癌作用，可引起皮肤癌。砷的测定成为环境监测的重点项目。目前测定水中砷常用的方法有乙氨基硫代甲酸银分光光度法和氢化物原子荧光光度法。分光法操作流程复杂，反应时间长。原子荧光技术是近十几年发展较快的分析技术。

本文采用AF610E原子荧光光度计测定工业废水中的砷，选择最佳仪器条件，对方法检出限、线性范围、精密度等进行研究。结果表明，原子荧光法操作简便，灵敏度高，干扰少，线性范围宽，操作便捷，适用于工业废水中砷的测定。

1 方法原理

在盐酸介质中，以硼氢化钾作还原剂，生成砷化氢。以氩气作为载气将砷化氢导入石英炉原子化器进行原子化，以砷空心阴极灯作为激发光源，使砷原子受光辐射激发产生电子跃迁，当激发态的电子返回基态或较低能态时即发出荧光，砷浓度在一定范围内与荧光强度成正比。

2 实验部分

2.1 仪器和试剂

2.1.1 主要仪器

AF-610E原子荧光光谱仪，高性能空心阴极砷灯。

2.1.2 试剂

硝酸-高氯酸混合酸:等体积硝酸和高氯酸混合配置，临用现配。

1%硼氢化钾溶液（W/V）:取2g氢氧化钾溶于200mL去离子水中，加入10g硼氢化钾溶解，用去离子水稀释至1000mL，临用现配。

硫脲-抗坏血酸混合溶液（50g·L-1）:称取10g硫脲和10g抗坏血酸溶于200mL去离子水中，临用现配。

载流液（5%盐酸溶液）:取50mL盐酸加入950mL去离子水中摇匀。

砷标准储备液（1000mg·L-1）:购于国家环境保护总局标准样品研究所。

氩气:纯度大于99.999%。

10mg·L-1砷标准中间液:取10mL砷标准储备液于1000mL容量瓶中，加入100mL盐酸，用水稀释至标线，混匀。

100μg·L-1砷标准使用液:取1mL砷标准中间液于100mL容量瓶中，加入20mL盐酸，用水稀释至标线，混匀。

本方法所用试剂均为优级纯，实验用水为去离子水。

2.2 仪器工作条件

通过条件试验，确定了最佳仪器测试条件如表1所示。在该条件下，仪器可以得到较高的信噪比及稳定性，并且测得的结果相对偏差较小。

表1 仪器工作条件

2.3 试样消解

量取50mL样品于150mL锥形瓶中，加入5mL硝酸-高氯酸混合酸，于电热板上加热至白烟，冷却。再加入5mL盐酸溶液，加热至黄褐色烟冒尽，冷却后移入50mL容量瓶中，加水稀释定容，混匀待测。

2.4 工作曲线

移取砷标准使用液分别配置成以下浓度: 0μg·L-1、0.5μg·L-1、1.0μg·L-1、2.0μg·L-1、4.0μg·L-1、8.0μg·L-1。分别加入10mL盐酸、10mL硫脲-抗坏血酸溶液，室温放置30min（室温低于15℃时，置于30℃水浴中保温30min），用水稀释定容，混匀。

3 结果与讨论

3.1 线性范围

在最佳条件下测得砷的相关系数R=0.9997，结果见表2。

表2 最佳条件下砷的线性回归方程

3.2 检出限

按照仪器设定的测定检出限程序，连续测定空白溶液11次，根据计算得出所用仪器最低检出限为0.0124μg·L-1。

3.3 精密度

按照仪器工作条件并调节仪器至最佳状态，对砷含量为4.0μg·L-1的样品进行11次重复进样测试，计算出相对标准偏差为1.20%，精密度较好。

3.4 硼氢化钾浓度对测定的影响

硼氢化钾的浓度影响氢化物的生活过程和氩氢焰。改变硼氢化钾溶液的浓度，测定相应的荧光强度。硼氢化钾用量不足，则氢化反应不完全，灵敏度低。用量过大时，产生大量氢气，稀释原子蒸气，同样导致灵敏度下降。通过标准溶液，对0.5%、1%、2%、3%的硼氢化钾溶液进行反应，结果如表3所示。选用浓度1%硼氢化钾溶液作还原剂最合适，可获得良好的重现性和荧光值强度。

表3 硼氢化钾浓度对测定的影响

3.5 载流液酸度的选择

氢化物反应必须在酸性介质中进行。相同的酸在不同的体积分数下，荧光信号强度差异较大，适当的体积分数的盐酸，可以增强荧光信号强度，并在一定程度上消除其他金属离子的干扰。利用已经确定的硼氢化钾的最佳浓度，分别选用2%、5%、8%、10%的盐酸载流液进行荧光强度的测定，结果见表4。选用盐酸浓度为5%的载流液时，测得的砷荧光强度值较大且稳定。

表4 载流液酸度对测定的影响

3.6 载气流量的选择

在原子荧光法技术中，氢气由载气导入原子化器形成氩氢焰，因此在适宜的硼氢化钾浓度条件下，载气流量对火焰稳定性有较大影响。一般的火焰法载气流量为700～1000mL·L-1。如果载气流量太小则火焰太小且不稳定，导致测定重现性较差；流量太大则火焰变细，被测元素原子密度被冲稀，致使灵敏度下降。以标准溶液测定，实验考察了载气流量对实验结果的影响，结果如表5所示。当测量砷的载气流量为700mL·min-1时，荧光强度积分值大且稳定。

表5 载气流量对测定的影响

3.7 样品测定

取3处不同地方水样，以上述条件进行测试，并进行加标回收测试以测其准确度，结果见表6，回收率满足要求。

表6 加标回收率测定

4 结论

采用氢化物-原子荧光光谱法测定工业废水中的砷，在最适宜条件下，具有灵敏度好、准确度高、精密度高，操作简单等优点，相关系数R=0.9997，能满足工业废水中砷的测定要求。

参考文献：

［1]国家环境保护总局，《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法（第4版）［M］.北京:中国环境科学出版社，2002:308-311.

［2]HJ 694-2014，水质 汞、砷、硒、铋和锑的测定 原子荧光法［S］.

［3]兰岚.原子荧光法测定地表水中砷的分析方法［J］.江西化工，2010（4）:64.

［4]蔡鹏.浅谈原子荧光法测定地表水中的砷［J］.科学之友，2012（4）:60.

［5]付鹏红，张维华.原子荧光光谱法测定生活饮用水中铅的探讨［J］.中国卫生检验杂志，2007，17（3）:46.

［6]宋德东，刘乔芳.氢化物原子荧光法测定海水中的砷［J］.中国环境监测，2011，27（2）:34.

中图分类号：O 657.31

文献标识码：A

文章编号：1671-9905（2016）02-0036-02

收稿日期：2015-12-18

Determination of Arsenic in Industrial Wastewater by Atomic Fluorescence Spectrometry

SU Fei， CHEN Wei-hong， HUANG Ai-rong
（Technology Center， Guangxi Liuzhou Iron and Steel （Group） Company，Liuzhou 545002，China）

Abstract:Vapor generation atomic fluorescence spectrometry was a new analytical technique which was developed by the combination of vapor generation and atomic fuorescence spectrometry. In this paper， the infuence factors on the determination of arsenic in industrial wastewater by atomic fuorescence spectrometry were discussed.

Key words:atomic fuorescence spectrophotometry； industrial wastewater； arsenic