氢化物发生-原子荧光光谱法测定高纯铝酸钙粉中砷

薛 宁

(中国铝业郑州有色金属研究院有限公司，郑州 450041)

前言

铝酸钙粉是一种灰白色的粉末，它的主要成分是二铝酸钙和一铝酸钙的混合物，微溶于水。它与盐酸反应可以生成聚合氯化铝。聚合氯化铝是一种常用的净水剂， GB/T29341—2012规定了用于生产净水剂的铝酸钙产品Ⅱ类产品砷含量≤0.0005%，I类产品中对砷含量的要求更加严格。在该标准中砷的测定采用砷斑法。该方法简单、快捷，但是根据目测比对确定分析结果误差较大。氢化物发生-原子荧光光谱法[1-6]具有灵敏度高，选择性好，基体干扰少等优点，已在各个领域得到了广泛的应用[7-9]。本文采用氢化物发生-原子荧光光谱法对高纯铝酸钙粉中砷的测定进行了研究。结果表明，该分析方法操作简单，分析的准确度和精密度好，完全能满足对铝酸钙粉中砷的测定。

1 实验部分

1.1 仪器及工作条件

AFS-9120双道原子荧光光度计(北京吉天仪器有限公司),仪器最佳测定条件见表1。

表1 仪器测定条件Table 1 Measurement conditions of instrument

1.2 试剂与样品

As标准储备溶液(1.0 mg/mL，国家标准物质研究中心)，稀释至100.0 μg/L；盐酸(5+95)，硼氢化钾溶液(10 g/L)，氢氧化钠溶液(5 g/L)，硫脲-抗坏血酸溶液(100 g/L)，盐酸(1+1)，硝酸(1+1)；实验用水为去离子水，所用试剂为优级纯。实验所用样品为某化工厂生产的不同批号的高纯铝酸钙粉。

1.3 实验方法

准确称取(0.500 0±0.000 1) g试样于烧杯中，加少量水润湿，然后加入10 mL盐酸(1+1)，5 mL硝酸(1+1)，在电炉上低温加热至微沸，并保持微沸状态10 min。取下，冷却，过滤，将滤液及洗涤液收集在100 mL容量瓶中，稀释至刻度，混匀。分取10 mL上述溶液于100 mL容量瓶中，加入10 mL硫脲-抗坏血酸溶液，用盐酸(5+95)稀释至刻度，混匀。放置40 min，在仪器选定的测定砷最佳条件下，将溶液引入原子荧光光谱仪，进行砷的测定。

2 结果与讨论

2.1 介质种类和酸浓度的选择

盐酸、硝酸是常用的酸介质，用原子荧光光谱法进行砷的测定时，要考虑砷的不同价态对结果的影响。由于三价砷和五价砷产生气态氢化物的速率不同，分析信号强度也有差异，因此，当溶液中砷元素同时存在不同价态，会导致错误的测定结果。解决这一问题的方法是加入预还原剂硫脲-抗坏血酸，使溶液中五价砷还原为三价砷。而硝酸是一种氧化性酸，因此，硝酸的存在对砷的测定有负干扰。实验选用盐酸作为测定砷的介质。实验了不同盐酸浓度对砷荧光强度的影响，结果如图1所示。从图1可以看出，随着盐酸酸度的增加，空白和标准溶液荧光强度虽然逐渐增加，但变化不是很明显。实验选择盐酸(5%)作为测定砷的介质。

图1 不同盐酸浓度所对应的的空白和 砷标准溶液的荧光强度Figure 1 Comparison of fluorescence intensity of blank and standard solution of arsenic in different hydrochloric acid concentration

2.2 硫脲-抗坏血酸用量的选择

硫脲-抗坏血酸常用于预还原溶液中五价砷，使其转化为三价砷。其用量的选择要求既要保证溶液中五价砷完全转化为三价砷，又尽可能减少过量硫脲-抗坏血酸用量对荧光强度的影响。实验了一组加入不同量硫脲-抗坏血酸后，空白溶液和砷标准溶液(10 μg/L)的荧光强度，结果如图2所示。从图2可以看出，当加入的硫脲-抗坏血酸的量大于8 mL时，空白溶液的荧光强度和砷标准溶液的荧光强度变化不是很明显，这说明当加入8 mL以上的硫脲-抗坏血酸时，就可以将溶液中的五价砷完全转化为三价砷，实验选择加入10 mL硫脲-抗坏血酸溶液。

图2 加入硫脲-抗坏血酸体积对荧光强度的影响Figure 2 The effect of thiourea and L-ascorbic acid on fluorescence intensity

2.3 标准曲线及检出限

分别移取0、1.00、2.00、4.00、8.00、10.00 mL砷标准溶液(100 μg/L)于一组100 mL容量瓶中，分别加入10 mL硫脲-抗坏血酸溶液，用盐酸(5+95)稀释至刻度，混匀。放置40 min。将溶液引入原子荧光光谱仪，在选定的工作条件下，测试系列标准溶液的荧光强度。以砷的质量浓度(c)为横坐标，砷的荧光强度(I)为纵坐标，绘制工作曲线。得到砷标准曲线线性相关系数为0.999 8。在仪器选定的条件下，对空白溶液连续测定11次，以其空白溶液的3倍标准偏差与校准曲线斜率之比确定砷的方法检出限为0.023 μg/L。

3 样品分析

为了验证实验方法的准确度与精密度，按照实验方法对2个高纯铝酸钙粉进行测定，其精密度和加标回收实验结果如表2所示。由表2中数据可以看出，方法的精密度好，准确度高。

表2 精密度及加标回收实验Table 2 The precision tests and recovery tests of the method(n=6) /%

4 结论

从实验精密度和准确度结果可以看出，采用氢化物发生-原子荧光光谱法测定高纯铝酸钙中砷的含量具有很好的重现性与准确度。通过对酸介质种类及酸度实验、硫脲-抗坏血酸用量实验，确定了一种测定高纯铝酸钙中砷含量的方法。