原子荧光测定水中痕量锑的条件优化研究

赵林同，沈 珂，陈俊宇，杨伟翔，付 铭

（新疆维吾尔自治区分析测试研究院，新疆 乌鲁木齐 830011）

近些年来，我国对环境质量评价和环保工作进行全面展开，污水中的锑被列为监测项目之一。锑对生物和人体有慢性毒性和致癌性，环境中的锑污染来自两部分，一是人为污染，包括含锑的生活垃圾，采矿作业造成的粉末、污水、残渣，燃油和发电站所用的煤炭等含锑燃料的燃烧［1］。二是自然污染，这是指聚集锑地区如锑矿区，一些温水泉和地热地带因其特有的地质条件构成附近环境的锑含量较高现象。人为排放的影响，天然水体将最终成为大部分锑的环境归宿。我国也对环境中的锑作了相应的限值规定。我国《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）和《生活饮用水标准检验方法》（GB/T5750-2006）中均将锑的限值定为5μg/L。一般饮用水和地表水中锑的含量较低（＜3.00μg/L），使用化学法［2］分析由于灵敏度低，难以得到满意的结果，而采用氢化物发生原子荧光法，由于其灵敏度高、重现性好、线性范围宽、操作简便、快速、基体干扰少、节省试剂等优点可得到较好效果。本文考察了pH、硼氢化钠浓度等因素对分析灵敏度的影响，提出了一种适介水中痕量锑的分析方法。AFS-933型原子荧光光度计采用自动进样技术，减少了人为误差，校准曲线的线性更好，测定的数据质量更高。

1 实验部分

1.1 实验方法

本次实验以对硼氢化钾浓度、抗坏血酸、盐酸等条件进行分析，从而优化原子荧光测定水中痕量锑的条件。

1.2 硼氢化钠浓度对测量的影响探究

1.2.1 试剂

1）硼氢化钠溶液：分别将6.0g硼氢化钾与1.2gNaOH、8.0g硼氢化钾与1.6gNaOH、10.0g硼氢化钾与2.0gNaOH、12.0g硼氢化钾与2.4gNaOH、14.0g硼氢化钾与2.8gNaOH溶于500mL容量瓶中，并定容至500mL，硼氢化钾质量浓度分别为12、16、20、24、28g/L。

2）硫脲—抗坏血酸溶液：称取10.0g硫脲加入80mL纯水，加热溶解，冷却后加入10.0g抗坏血酸，稀释至100mL。

3）盐酸溶液（5%），用作载流。

4）锑标准使用液（0.1mg/L）。

1.2.2 实验步骤

1）分别取标准使用液0、1、3、5、7、10mL于100mL容量瓶中，都加入5mL浓盐酸、5mL硫脲—抗坏血酸溶液，混匀定容到100mL，标准溶液质量浓度分别为 0、1、3、5、7、10μg/L。

2）再取150mL水样摇匀后平分加入到另外三个100mL容量瓶中，并分别加标准使用液 0、1、2mL，均加入5mL浓盐酸、5mL硫脲—抗坏血酸溶液，混匀定容到100mL。

3）分别对不同浓度的硼氢化钠的条件进行测量。

4）仪器测定

设定条件：负高压：300 V，原子化器高度：8 mm，读数时间：10s，载气流量：300 mL/min，灯电流：70mA。

测定：开机，设定仪器条件，点燃原子化器炉丝，稳定30min后开始测定，绘制标准曲线。

1.3 抗坏血酸对测量的影响探究

1.3.1 试剂

1）NaOH溶液（2g/L）：1g氢氧化钠溶于500mL纯水中；

2）硼氢化钠溶液（20g/L）：10.0g硼氢化钾溶于500mL 2g/L NaOH溶液中；

3）硫脲溶液：称取10.0g硫脲加入80mL纯水，加热溶解，冷却后稀释至100mL；

4）盐酸溶液（5%），用作载流；

5）锑标准使用液（0.1mg/L）。

1.3.2 实验步骤

1）分别取标准使用液0、1、3、5、7、10mL于100mL容量瓶中，均加入5mL浓盐酸、5mL硫脲溶液，混匀定容到100mL，标准溶液浓度分别为0、1、3、5、7、10μg/L。

2）再取150mL水样摇匀后平分加入到另外三个100mL容量瓶中，并分别加标准使用液 0、1、2mL，均加入5mL浓盐酸、5mL硫脲溶液，混匀定容到100mL。

3）仪器测定：同1.2.2（4）。

1.4 盐酸对测量的影响探究

1.4.1 试剂

1）NaOH溶液（2g/L）：1g氢氧化钠溶于500mL纯水中；

2）硼氢化钠溶液（20g/L）：10.0g硼氢化钾溶于500mL 2g/L NaOH溶液中；

3）硫脲—抗坏血酸溶液：称取10.0g硫脲加入80mL纯水，加热溶解，冷却后加入10.0g抗坏血酸，稀释至100mL；

4）盐酸溶液（5%），用作载流；

5）锑标准使用液（0.1mg/L）。

1.4.2 实验步骤

1）分别取标准使用液0、1、3、5、7、10mL于100mL容量瓶中，均加入5mL硫脲—抗坏血酸溶液，混匀定容到100mL，标准溶液浓度分别为0、1、3、5、7、10μg/L。

2）再取150mL水样摇匀后平分加入到另外三个100mL容量瓶中，并分别加标准使用液 0、1、2mL，都加入5mL硫脲—抗坏血酸溶液，混匀定容到100mL。

3）仪器测定：同1.2.2（4）。

2 结果与讨论

2.1 硼氢化钠浓度的选择

硼氢化钠作为体系中氢化物发生的还原剂，对方法的灵敏度、准确度和稳定性有非常大的影响，浓度过高，氢气产生过量，灵敏度降低，并引起液相、气相干扰；过低氢化物难以形成。试验了浓度分别为12、16、20、24 g/L和28g/L硼氢化钠对锑荧光强度的影响，并测得各浓度的标准曲线（图1）和样品浓度（表1）。

图1 不同硼氢化钠浓度的标准曲线图

试验表明，硼氢化钠浓度在16g/L到24g/L范围内的各浓度条件下的荧光强度都基本稳定。

根据表1中的线性曲线相关系数和平均加标回收率综合考虑，选择硼氢化钠浓度20g/L为最优条件。

表1 不同硼氢化钠浓度的测量数据分析

2.2 不加抗坏血酸的影响分析

抗坏血酸作为HG-AFS测定水中痕量锑的方法中的还原剂，对测定水中锑浓度起到重要且必不可少的作用。作为优化探究之一，对不加抗坏血酸的条件也做了试验，并测得各天数的标准曲线（图2）和样品浓度（表2）。

图2 放置不同天数的不加抗坏血酸条件的标准曲线

试验证明了不加抗坏血酸测量出的荧光强度波动较大，且随着天数的增加，波动增大。

表2 放置不同天数的不加抗坏血酸条件的数据分析

根据表二中的线性曲线相关系数和平均加标回收率分析，不加抗坏血酸影响显著，原因之一是测量时待测物在亚稳定时被空气所氧化，导致计算的浓度不准确，因此不加抗坏血酸不能作为优化方案。

2.3 不加盐酸的影响分析

盐酸在测定水中锑浓度起到重要且必不可少的作用，它为测定时提供一个酸性环境。作为优化探究之一，对不加盐酸的条件也做了试验，并测得各天数的标准曲线（图3）和样品浓度（表3）。

图3 放置不同天数的不加盐酸条件的标准曲线

试验证明了不加盐酸测量出的荧光强度波动明显，且随着天数的增加，波动增大。

表3 放置不同天数的不加盐酸条件的数据分析

根据表3中的线性曲线相关系数和平均加标回收率分析，不加盐酸影响显著，计算的浓度不准确，因此不加盐酸不能作为优化方案。

3 优化条件的整合试验

整合已知的各最佳条件，即选择20g/L硼氢化钾溶液、5mL浓盐酸、5mL硫脲—抗坏血酸溶液，从而测出标准曲线如图4。

图4 优化条件后的标准曲线图

试验证明了该优化条件可靠，测出荧光强度与锑的标准溶液浓度的标准曲线线性相关系数为0.9999，并测出样本的浓度和加入标准溶液的浓度，通过计算的到加标回收率为100.4%（表4）。

表4 优化条件后的数据分析

4 结论与展望

本文试验测定了原子荧光测量水中痕量锑的优化条件，硼氢化钾浓度选择20g/L、加盐酸、加硫脲-抗坏血酸等条件时，测得水样中锑含量更加准确。在此，作者也希望将来还有机会继续能探究出更多原子荧光测量水中痕量锑的优化条件。