8.金属离子的测定——火焰原子吸收分光光度法

本方法适用范围和干扰情况。
·用美国 P-E603 型和国产 402 型仪器测定范围如表 1-3 所示。

·钙、镁用空气——乙炔火焰测定时,样品中含有铝、硅、锡、磷酸盐、硫酸盐等会引 起化学干扰,用加入释放剂镧的方法可抑制此干扰。
·钾是碱金属,其电离电位低,在火焰中容易产生干扰,用加入钠作“消电离剂”的方 法,可抑制干扰。
·当水中含有小于 9000mg/L 的钠、钾、硫酸盐和氯化物;小于 4000mg/L 的钙、镁;小 于 2000mg/L 的硝酸盐和小于 10mg/L 的铬、铅、铜、镍、钴、镉时,对锌的测定无干扰。
·当水中含有小于 5000mg/L 的钠、钾、钡、氯化物和硫酸盐;小于 100mg/L 的钙、镁、 铬、锰、钴、铜、锌、铅、银、镉、锡、钯、锂、汞、铝、锑、砷、硫、硼、钼时,对铁的 测定无干扰。

1.原理

用火焰原子吸收分光光度计测定金属离子时,将样品直接吸入到原子化器中进行雾化。 在火焰的高温作用下被热解为基态的原子,此基态原子吸收由该元素制作的光源灯发射的特 征波长光的能量,而且火焰中被吸收的特征波长光的能量与样品中元素的浓度成正比,由检 测器将吸收值转入信号系统,根据吸收值计算出样品中的金属含量。
各元素空心阴极灯用的波长
钙 422.7nm
镁 285.2nm
钾 766.5nm
锌 213.9nm
铁 248.3nm
采用直接测定或标准加入法均可。

2.试剂

2.1 所用试剂水均为去离子水。
2.2 镧溶液
称取 58.65g 氧化镧(La2O3)溶于 250mL 浓盐酸中,缓慢加热,直到试剂完全溶解,移 入 1000mL 容量瓶中,用水稀释至刻度。
2.3 1000mg/L 钠标准溶液
称取 2.540g 于 500~600℃灼烧至恒重的氯化钠(NaCl), 溶于水,移入 1000mL 容量瓶 中,稀释至刻度。
2.4 100mg/L 钙标准溶液
称取 0.25g 于 105~110℃干燥至恒重的碳酸钙 (CaCO3)溶于 10mL 含有 1mL 盐酸的水中, 移入 1000mL 容量瓶中,稀释至刻度。
2.5 100mg/L 镁标准溶液
称取 0.166g 于 800℃灼烧至恒重的氧化镁(MgO), 溶于 2.5mL 盐酸及少量水中,移入 1000mL 容量瓶中,稀释至刻度。
2.6 100mg/L 钾标准溶液
称取 0.191g 于 500~600℃灼烧至恒重的氯化钾(KCl), 溶于水,移入 1000mL 容量瓶 中,稀释至刻度。
2.7 100mg/L 锌标准溶液
称取 0.125g 氧化锌(ZnO), 溶于 100mL 水及 1mL 硝酸中,移入 1000mL 容量瓶中,稀释 至刻度。
2.8 100mg/L 铁标准溶液
称取 0.864g 硫酸铁铵[FeNH4(SO4) 2·12H2O]溶于水,加 2.5ml 硝酸,移入 1000mL 容 量瓶中,稀释至刻度。

3.仪器

3.1 火焰原子吸收分光光度计。
3.2 光源:空心阴极灯(分别为钙、镁、钾、锌、铁)。
3.3 助燃气:经过滤后的空气。
3.4 燃气:乙炔。
3.5 减压阀。
3.6 玻璃器皿:实验所用的各种规格的移液管、烧杯、容量瓶等,均用 1+2 硝酸浸泡24 小时后,用水洗净待用。

4.分析步骤

4.1 试样的制备
4.1.1 取适量水样将其酸化至 pH 约为 2,过滤后待用。
4.1.2 污垢样品,称取经缩分污垢样品约 1g,在电阻炉中约 700℃下灼烧 2 小时后, 加约 20mL 浓盐酸,在电炉上蒸发至近干,然后加约 20mL 浓硝酸,加热煮沸 1 分钟,冷却后 过滤,将滤液移入 1000mL 容量瓶中,稀释至刻度。
4.2 试样溶液的制备
直接移取 4.1.1 或 4.1.2 适量的试样于 50mL 容量瓶中,其中除钙、镁及垢样需加入 5mL5% 氧化镧溶液外,其它都用水稀释至刻度。
4.3 空白试样的制备
取适量的试剂水于 50mL 容量瓶中,其中钙、镁及垢样需加 5mL5%氧化镧溶液,测定钾 时需加钠的标准溶液,其它只需酸化至 pH 为 2(或﹤2), 用水稀释至刻度。
4.4 校正溶液的制备
分别吸取不同量的钙、镁、钾、锌、铁标准溶液至 5 个 50mL 容量瓶中,其中钙和镁及 垢样分别加入 5mL5%氧化镧溶液,测定钾时需加钠的标准溶液,其它都需酸化,用水稀释至 刻度。
4.5 校正和测定
4.5.1 测定条件见表 1-4。
4.5.2 校正曲线的绘制 分别吸入钙、镁、钾、锌、铁的标准溶液,在最佳的工作条件下,测其吸光度,以每一 标准溶液的吸光度为纵坐标,以浓度为横坐标,绘制校正曲线,除铁外,应为通过原点的直 线。
4.5.3 空白试验
吸入 4.3 空白试验溶液在最佳工作条件下,测其吸光度。
4.5.4 样品的测定
吸入 4.2 试样,在最佳工作条件下测其吸光度。

5.分析结果计算

根据 4.5.4 测得的试样吸光度,在 4.5.2 绘制的校正曲线上查得其对应的浓度值, 该试样的浓度按下式计算:
样品中的金属含量 = 试样浓度×稀释倍数
计算铁离子含量时,延长 4.5.2 所绘制的曲线与浓度轴相交,查其交点对应的浓度值, 即为试样浓度。

6.精密度

6.1 灵敏度
本方法测定钙灵敏度 0.054μg/mL/1%;
本方法测定镁灵敏度 0.007μg/mL/1%;
本方法测定钾灵敏度 0.04μg/mL/1%;
本方法测定锌灵敏度 0.017μg/mL/1%;
本方法测定铁灵敏度 0.12μg/mL/1%。
6.2 检测极限
钙:0.01μg/mL;
镁:0.001μg/mL;
钾:0.01μg/mL;
锌:0.003μg/mL;
铁:0.02μg/mL。
6.3 精密度
当钙含量≥1μg/mL 时,其变异系数≤0.84%;
当镁含量<0.1μg/mL 时,其变异系数≤1%;当镁含量≥0.2μg/mL 时,其变异系数≤ 0.72%;
当钾含量为 0.4mg/L 时,其变异系数为 1.3%;当钾含量≥0.8mg/L 时,其变异系数≤ 0.75%;
当锌含量为 0.2mg/L 时,其变异系数为 1.05%;当锌含量≥0.4mg/L 时,其变异系数≤ 0.5%;
当铁含量≤0.8mg/L 时,其变异系数≥1.41%;当铁含量≥1.6mg/L 时,其变异系数≤ 0.71%。