铁在地壳中是含量丰富的元素,约为5.6%。溶解于天然淡水中的铁含量变化很大,从每升几微克到几百微克,有的甚至会超过1 mg。这主要取决于水的氧化还原性质和pH。虽然铁的化合物均为低毒性和微毒性,但水体中铁化合物的浓度为0.1~0.3 m g/L时,会影响水的色、嗅、味等感官性状。例如,水体中所含的某些铁化合物的浓度达到0.04 m g/L,便会出现异味。印染工业用水中铁含量过高时,往往使产品出现难看的斑点。因此,象塑料、纺织、造纸、酿造和食品工业的用水,对含铁量的要求比饮用水还要高。
水中铁的测定方法有:火焰原子吸收法、邻菲啰啉分光光度法、ICP-AES法等。火焰原子吸收法测定检出限较高,邻菲啰啉分光光度测定法操作繁琐、预处理时间长、试剂用量大且易造成试剂的二次污染。ICP-AES法则需要价格昂贵的仪器,测定成本高。文中采用硝酸镁作为基体改进剂,消除了水中复杂基体的干扰,石墨炉原子吸收法测定水中微量铁。
1.实验
1.1仪器
ContrAA700石墨炉-原子吸收分光光度计(德国耶拿);自动进样器。
1.2试剂
F e标准贮备溶液1 000 m g/L(国家环保局标准样品研究所),标准使用液为20ug/L,临用时采用0.2%硝酸溶液稀释。硝酸为优级纯。去离子水。基体改进剂:硝酸镁溶液(分析纯)30 g/L。
1.3仪器条件
波长248.3 nm,狭缝0.2 nm,灯电流1 A。进样体积20μL,基体改进剂进样体积5μL,进样方式为自动进样。横向加热,塞曼效应扣背景,峰面积定量,标准曲线计算。石墨炉升温程序见表1。
1.4标准系列的配制和测定
仪器自动将浓度为20ug/L铁标准使用液采用0.2%硝酸溶液稀释成0、4.0、8.0、12.0、16.0和20.0 ug/L的标准溶液系列。仪器自动依次吸取20.0 uL全程空白、标准系列注入石墨管,记录吸光值,绘制工作曲线并计算出线性回归方程。
1.5样品处理
对于清洁水样可直接进样,如测定有悬浮物或有机质较高的水样时,必需进行消解处理。处理时先将水样摇匀,分取适量水样于烧杯中,每100 mL水样加5 mL硝酸,置于电热板上在近沸状态下将样品蒸干。冷却后,重复上述操作一次。用0.2%硝酸溶液定容至50 mL,待测。
2.结果与讨论
2.1基体改进剂的选择
石墨炉原子吸收法测定过程中基体的干扰主要发生在灰化和原子化阶段, 因此,选择适当的灰化和原子化温度很重要。文献和实验表明,样品中加入硝酸镁可以提高灰化效率,主要是因为它可以使样品中非测定成分转变为硝酸盐,从而使干扰物质的气化温度降低,并在灰化阶段消除。基体改进剂有多种,有的选用抗坏血酸,有的选用硝酸钙,本文选用硝酸镁作基体改进剂。同一浓度标准,分别加入2、5、10uL基体改进剂,实验结果表明,加入5uL基体改进剂效果较好。
2.2灰化温度的选择
采用20ug/L铁标准溶液,加入5uL基体改进剂。灰化温度分别为1 200、1 300、1 400、1 500、1 600℃进行测定。测定结果见图1。当温度低于1 200℃或高于1 600℃时,吸光值明显降低。故选用1 400℃为测定时灰化温度。
2.3原子化温度的选择
采用20ug/L铁标准溶液,加入5uL基体改进剂,原子化温度在1 700~2 400℃进行测定。测定结果见图2。当温度高于2 100℃时,吸光值无明显变化,故选用2 100℃为测定时原子化温度。[6]
2.4标准曲线及方法检出限
(1)仪器自动将浓度为20ug/L铁标准使用液采用0.2%硝酸溶液稀释成0、4.0、8.0、12.0、16.0和20.0 ug/L的标准溶液系列。并加入5uL硝酸镁溶液(浓度为30 g/L)基体改进剂。按上述条件测定,Fe的回归方程为:y=0.00 146x+0.003 6,相关系数r=0.999 8。
(2)检出限是连续测定7次空白样品,计算7次平行测定结果的标准偏差,按下列公式计算检出限,得检出限为0.5ug/L。
MDL=St(n-1,0.99) 其中:t(n-1,0.99)为置信度为99%、自由度为n-1时的t值;n为重复分析的样品数。
2.5精密度及准确度
精密度和加标回收测定其数据如表2所示。由表2可见,同一样品测定6次的重现性较好,加标回收试验回收率较好。表明该方法稳定,准确度高,能满足测定需要。
3.结论
实验结果表明,使用硝酸镁作为基体改进剂,选择合适的灰化温度和原子化温度,石墨炉原子吸收法测定水中微量铁,方法快速、简便、准确,能够满足水质分析要求。
[参考文献]
[1]国家环保总局.水和废水监测分析方法(第四版)[M].北京:中国环境科学出版社,2002:365-370.
[2]方邢有,邵秋荣,张文.ICP/A ES法测定防腐处理后木材中可溶性铜铬砷[J].环境监测管理与技术,2009,12(6):56-57.
[3]袁力.环境监测操作技术指.南京:海大学出版社,2006:25-32.
[4]朱明华.仪器分析[M].北京:高等教育出版社,2000:54-57.
[5]郭瑞娣.简便快速测定尿铅的石墨炉原子吸收法[J].环境监测管理与技术,2007,6:57-58.
[6]王冬进.利用DMA-80自动测汞仪直接测定海水中痕量汞[J].环境监控与预警,2010(1):24-26.
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