ICP-AES法同时测定水中多种元素.pdf

第 1 7卷第 4期 污染 防治 技术 2 0 0 4年 l 2月 监 测技 术 I C P AE S法同时测定水 中多种元素 陈素兰 江 苏省环境监测 中心 江 苏 南京 2 1 0 0 3 6 摘要 建立了电感耦合等离子体发射光谱 I cP AE s 法 同时测定水和废水 中的铜 铅 铁等方法 对 I CP工作参数 选择 酸度对测定的影响 元素分析线选择以及背景和扣除方式等进行 了研究 关键词 电感耦合等离子体原子发射光谱 水和废水 多元素 中图分 类号 X8 3 2 文献 标识 码 A S i mu l t a n e o u s De t e r mi n a t i o n o f M u l t i e l e me n t s i n W a t e r a n d W a s t e wa t e r b y I CP AES CHEN Su l a n J i a n g s u En v i r o n me n t a l Mo n i t o r i n g C e n t e r Na n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 3 6 C h i n a Ab s t r a c t Th e me t h o d o f s i mu l t a n e o u s d e t e c t i n g m u l t i e l e m e n t s i n wa t e r a n d wa s t e wa t e r b y a x i a l v i e we d I CP A ES i s i n t r o du c e d Th e p l a s ma p a r a me t e r s a c i d t y p e a n d c o n c e nt r a t i o n wa v e l e n g t h s e l e c t i o n b a c k g r o u n d d e d u c t i o n a n d s p e c t r u m i n t e r f e r e n c e we r e s t u d i e d f o r o p t i mi z a t i o n Th e c o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n t a n d r e l a t i v e s t a n d a r d d e v i a t i o n o f t h e m e t h o d we r e 0 9 9 9 l O 9 9 9 6 a n d 0 5 2 3 O 1 1 r e s p e c t i v e l y Th i s m e t h o d wa s r e l a t i v e l y s e n s i t i v e s p e e d i n e s s a n d s i mp l e n e s s Ke y wo r d s i n d u c t i v e l y c o u p l e d p l a s ma a t o m i c e m i s s i o n s p e c t r o s c o p y wa t e r a n d wa s t e wa t e r m u l t i e l e me nt s 地表水环境 质量 标准 及 生活饮用水水 质卫 生规范 l 中规定 的金 属及 非金 属监 测 常规及 非 常规项 目多达 2 O多种 污水 综合 排放标 准 中 也规定 了 1 0多项金 属污 染监 测 因子 这些 标 准中 推荐的监测 方 法有 比色 法 原 子 吸 收 分光 光 度法 等 1 置 这些方法操 作繁琐 而且 原子 吸 收难 以测 定如 B Al 等 高温 难熔 元 素 且 是 单一 元 素 分析 分析多元素检测 所需 时 间较 长 作者 采用 电感 耦 合等离子体 原子 发射 光谱 I C P AES 法 同时 测 定水中银 Ag 铝 A1 硼 B 钡 B a 铍 B e 钙 C a 镉 Cd 钴 C o 铬 Cr 铜 Cu 铁 F e 钾 K 锂 L i 镁 Mg 锰 Mn 钼 Mo 钠 Na 镍 Ni 磷 P 铅 P b 锶 S r 钛 T i 钒 V 锌 Z n 方法线性范 围宽 各元 素的检 测限 低 精 密度 和准确度 良好 一次进 样 可以同时测定 许多元素 分析速度快 操 作简便 1 实验 部 分 1 1仪 器 I RI S ADVANTAGE D UO光 谱仪 美 国热 电 46 公 司 1 2 试 剂 标准贮 备 液 5 0 0 1 0 0 0 mg L 购 于 国家 钢 铁材料测试 中心 多元素 混合 标准 溶液 临用 时 由 2 HNO 或7 HC 1 逐 级 稀 释 为 0 5 5 0 mg L 浓度 的混合工作 液 硝酸 盐酸 等均为 优 级纯 以上 标 准溶 液浓 度范围 已列于表 1 表 1 标准 溶液 浓度 范 围 收稿 日期 2 0 0 4一i 0 1 8 作者简 介 陈素 兰 1 9 6 5 女 江 苏 东 台人 高级 工 程 师 大 学本科 从 事环境 监测 等方 面工作 已发表 文 章多篇 维普资讯 第 1 7卷 第 4期 陈 素兰 I C P AE S法 同时 测定 水 中多种 元素 2 0 0 4年 1 2月 1 3 仪 器分析参数 发射功率 1 1 5 0 W 雾化 器 压力 0 1 4 MP a 辅助气流量 1 0 L rai n 样 品冲洗时间 6 0 S I C AP 观察方式 水平 积分 时 间 低 波 1 0 S 高 波 5 S 蠕 动泵速 冲洗 泵速 1 1 0 r rai n 2 0 3 mL mi n 分 析 泵 速 1 1 0 r rai n 2 0 3 mL mi n 1 4 实验 方 法 1 4 1 直接法 对于较清洁 的水样采用直接进 样 的方法 1 4 2 浓缩 富集 法 取 5 0 mL水样于 1 2 0 mL聚 四氟乙烯烧 杯 中 加 1 mL硝 酸 超 纯 电热 板浓 缩 至近 干 加 7 盐酸 1 O mL或 2 硝酸 1 0 mL 摇 匀 待测 1 4 3 消解法 废水 处理 吸取 5 0 mL酸 化 的 水样置于 1 5 0 mL烧 杯 中 加入 5 mL硝酸 置 于电 热板加热消 解并 蒸 发到 1 0 mL左 右 稍冷 再加 入5 mL 硝酸和 1 mL高氯 酸 继 续加 热 消解 蒸 至 近干 加 水 4 0 mL 硝 酸 1 mL 加热 煮沸 冷却 将 试液转入 5 0 mL容量瓶 中 用水稀释至标线 2 讨 论 2 1 发 射 功 率 几乎所有 的谱线强度都 随功率 的增加而增加 但功率过大也会带来背 景辐射增 强 信噪 比变差 检 出限反而高 对 于水溶 液样 品 一般选用 的功率 为 9 5 0 1 3 5 0 W 在测定 易激发又易 电离 的碱 金 属元素时 可选用 更低 的功 率 常 为 7 5 0 9 5 0 W 而在测 定 较 难 激 发 的 砷 锑 等 元 素 时 可 选 用 1 3 5 0 W的功率 通 过试 验 折 衷选择 RF功 率 为 1 15 0 W 2 2雾 化 器 流 量 压 力 雾化器流量大小直接影 响雾 化器提升量 雾 化 效率 雾滴粒径 气溶胶 在通道 中的停留时间 进 而 影响各元素 的检 出限 作者通过试验 确定雾化器 流量为 0 1 4 MP a 2 3 酸 效 应 试验 了盐 酸 及 硝 酸对 元 素发 射 强度 的影 响 当基体酸浓度太高时 待测元素 的发射信号显著 下 降 文 中分别采用不 同浓度 的盐 酸 硝酸作 为介质 配制相同浓度 的混合样 考察不 同无机酸对测定 的 影响 通过峰值扫描 将 同一元素 的不 同介质峰进 行 比较 结果显 示体 积 比为 2 硝 酸及 7 9 6 盐 酸介 质配制的标准溶液 元 素 的发射 强度 稳定 度极 高 且 2 硝酸配 制 的标 准溶 液元 素 的发 射强 度 稍 高 于 7 盐 酸介 质 仅 有如 Mn Ti 等个 别元 素 以盐 酸介质稍高 2 4分析 线的选择 谱线 的选择 通 常以谱线 灵敏 无重叠 光谱干 扰少 仪器检测 限低 信背 比高 等 为原则 来选 择元 素的分析线 文 中根据所 分 析样 品及待 分析元 素 种类 含量 结合 以上原则来选择各元 素的分析线 具体见表 2 表 2各元 素测 定波 长及 方法检 测 限 元 素 水分析 检测 限 元素 水 分析检测 限 及谱线 硝酸介 质盐 酸介 质 及谱 线 硝 酸介 质盐酸 介质 Ag3 2 8 0 0 0 03 0 0 0 4 K7 66 4 0 2 0 4 00 A1 3 0 9 2 0 09 0 0 5 Li 6 7 0 7 0 0 0 4 0 0 04 B2 4 9 6 0 02 0 0 0 8 M g2 8 5 2 0 01 0 02 Ba 45 5 4 0 O 01 0 0 0 2 M n2 5 7 6 0 0 0 2 0 0 0 0 9 Ba 4 9 3 4 0 0 05 0 0 0 6 M o 20 2 0 0 0 0 2 0 0 02 Be 3 l 3 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 2 Na 5 8 9 5 0 0 6 0 07 Ca 3 l 7 9 0 03 0 0 2 Ni 2 3l 6 0 0 0 2 0 O 0 Ca 3 9 3 3 0 O 05 0 00 4 0 P2l 3 6 0 0 2 0 O2 Cd 2 26 5 0 0 0 0 9 0 0 0 2 P2l 4 9 0 0 3 0 02 Co 2 2 86 0 0 0 0 6 0 O 0l Pb 22 0 3 0 0 0 7 0 02 Cr 2 6 7 7 0 0 08 0 0 1 0 Sr 4 0 7 7 0 0 0 0 4 0 0 0 0 6 Cr 28 3 5 0 0 03 0 0 0 2 Ti 3 3 4 9 0 0 0 5 0 0 06 Cu 3 2 47 0 0 0 2 0 0 0 2 V 3 l O 2 0 00 8 0 O 07 Fe 2 3 9 9 0 0 0 4 0 0 0 5 Zn 21 3 8 0 0 0 0 4 0 0 0 0 4 Fe 2 4 0 4 0 0 06 0 0 0 9 2 5背景扣 除 背景 干扰是指 由连续 发射形 成 的带 状光谱 叠 加 在分析线 上而构 成 的干扰 具体 表 现为 分 析线 落于背景干扰的带状 光谱上 分 析线与干扰谱线 占 有基本相同的波长重叠 分析线与干扰谱线部分重 叠 背景如不采用 正确 的方法 扣 除将 影 响结 果 的 准确性 作 者通过多次试验 对 不同性质的样品选 择适 当的分析谱线 采用 双侧扣 背景或单侧 扣背景 等适 宜的方法 在分析样 品时可 采取仪器 自动校正 背景 消除背景干扰 2 6 干扰 地表水中 Ca Na等元 素 含量 相 对较 高 其 它 元 素的含量均较低 这类样 品基体 即主成分 基本 保持 不变 通过选择分析线来避 开光谱干扰 而在 生 活饮用水 中所测元 素含量均较低 相互 之间无 光 谱 干扰 对 于废 水样 品中元素浓度相差很大时 若 靠选择谱线 的方法仍 不能避免光谱干扰时 以干扰 系数校正 I E C 来扣除光谱干扰 47 维普资讯 第 1 7卷 第 4期 陈素兰 I C P AE S法 同时 测定 水 中多种 元 素 2 0 0 4年 1 2月 2 7 标 准 线 性 范 围 I C P AE S测量 的动态 范围宽 避免 了由高 浓 度分析稀释带来 的稀释误 差等因素 但 因此 而带来 了准确性 的问题 分析样 品时 标 准溶 液和样 品溶 液 的酸度必须一致 同时应尽可能使样 品和标 准样 品中的主量成分 浓度大体上相 同 否则 会造 成较大 的测定误差 本试 验 中标 准溶 液 浓度 范 围见 表 1 表 1为地 表水浓度 范 围 生 活饮 用水 与废 水可 在 此基础上调整 2 8方 法 检 测 限 连续测定 7次空 白溶液 其 信 号 3 1 4倍 标 准 偏差 即为方法检测 限 具 体结果见表 2 2 9方 法 精 密度 取一定浓度 的混合标 样进行精密度试验 结果 见 表 3 2 1 O样 品 分析 试验期 间 应 用 I CP AES方 法 分 析测 定 了 地表水 企 业排放 废水 中 的铝 铬 铅 等项 目 并对 部分项 目与原 子 吸收分 析结 果进行 了 比对 对于 不 同水质 采取相应的前处理方法 分析结果见 表 4 5 结果 表明 直 接进 样与 经 富集处 理 的样 品在 仪器相 同工作条件下 测定结果较接 近 地表水 地 下水等较清洁 的水 可直 接进样 分析 废水 样品 分 析结果表 明 I CP法 与 AAS法分析铅 锰监测结 果 具有可 比性 表 3 元素精密度试验报告 元素及谱 线 RS D 元素及谱线RS D 元素及谱线RS D Ag 3 2 8 0 3 0 11 Cr 2 6 7 7 1 1 9 5 Na 5 8 9 5 2 63 A1 3 0 92 1 0 2 2 Cr 2 8 3 5 1 1 1 Ni 2 31 6 1 0 4 5 B 24 9 6 3 6 7 Cu3 2 4 7 6 92 P2 1 3 6 4 83 B a 45 5 4 0 7 8 Fe 2 39 9 0 3 2 P21 44 9 3 3 4 B a 49 3 4 0 8 O Fe 2 4 0 4 0 71 Pb2 2 0 3 9 1 9 Be 31 3 O 9 5 O K7 6 6 4 1 0 2 4 Sr 4 0 7 7 2 37 Ca 31 7 9 0 8 6 Li 67 0 7 1 1 8 4 Ti 3 3 49 4 63 Ca 39 3 3 0 3 5 Mg 28 5 2 5 1 4 V31 O2 1 2 05 Cd 22 6 5