ICP-AES測(cè)定水質(zhì)鐵可溶有機(jī)試劑的影響

湯世松 陳文 王湘君 趙陽(yáng) 苗爽

（1 瓊州學(xué)院理工學(xué)院， 海南 三亞572022 2 瓊州學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 海南 三亞 572022；3 新鄉(xiāng)市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站， 河南 新鄉(xiāng) 453003）

鐵元素是參與人體新陳代謝重要的微量元素之一，存在與人體的腦細(xì)胞及身體的各個(gè)器官中，其含量會(huì)隨著攝入量限制而降低，隨年齡變化和疾病發(fā)生而增加。鐵在自然界中分布極廣，它本身不具有毒性，但當(dāng)攝入過(guò)量鐵也可能導(dǎo)致鐵中毒。水是人類社會(huì)賴以生存的物質(zhì)資源，當(dāng)前水質(zhì)受到污染越來(lái)越嚴(yán)重，我國(guó)不少地區(qū)的水質(zhì)常常能夠含有過(guò)量的鐵，不符合工業(yè)生產(chǎn)和人民生活的要求[1]，且分布較廣[2]，嚴(yán)重影響人們對(duì)水的使用。其主要污染來(lái)源有電鍍、冶煉、石化、化工等企業(yè)排放的廢水。電感耦合等離子發(fā)射光譜法作為一種快速高效的檢測(cè)方法，已廣泛應(yīng)用于水質(zhì)檢測(cè)[3-5]。為降低背景、提高靈敏度和準(zhǔn)確度，向樣品中加入有機(jī)試劑的方法引起了研究者的重視[6-7]。本文研究三種可與水互溶的低毒有機(jī)試劑對(duì)水質(zhì)鐵測(cè)定的影響，通過(guò)試劑篩選、線性、檢出限、精密度、準(zhǔn)確度的驗(yàn)證，確定了最佳試劑及比例，既保證了精密度、準(zhǔn)確度又有效提高監(jiān)測(cè)靈敏度降低方法檢出限。

1 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑

1.1 儀器

等離子發(fā)射光譜儀 Optimal 2100DV（美國(guó) PE 公司），超純水儀classic UF（英國(guó)ELGA 公司）。

1.2 儀器參數(shù)

等離子體氣體流量15 升/分，輔助氣體流量0.2 升/分，霧化器氣體流量0.8 升/分，射頻功率1300 瓦，泵流量1.5毫升/分。

1.3 試劑

標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液為購(gòu)買國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) 20mL 安瓿瓶，硝酸G.R.（洛陽(yáng)昊華化學(xué)試劑有限公司），標(biāo)準(zhǔn)使用液是用標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液經(jīng) 2%的硝酸稀釋得到。正丙醇，丙酮，無(wú)水乙醇均為A.R.（天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 試劑篩選

配置分別含有1%-6%乙醇、丙酮、正丙醇的1 毫克每升的鐵溶液，用電感耦合等離子發(fā)射光譜法（方法來(lái)源：GB/T 5750.6-2006）進(jìn)行檢測(cè)分析研究其濃度值的變化，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 三種不同試劑不同體積百分比的1 毫克每升的鐵溶液ICP 分析結(jié)果濃度單位：毫克/升

由表1 可知，當(dāng)丙酮的體積百分?jǐn)?shù)在2%時(shí)能正常工作，超過(guò)2%時(shí)ICP 熄滅停止工作，無(wú)水乙醇和正丙醇在6%時(shí)仍能正常工作，超過(guò)6%時(shí)ICP 熄滅停止工作，ICP 熄滅可能與溶劑與水互溶后霧化阻抗達(dá)不到 ICP 儀器的要求而引起的，故無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)。相同百分比體積試劑的檢測(cè)濃度以正丙醇的數(shù)值最大，濃度最大增加了 37%說(shuō)明正丙醇加入后鐵元素的靈敏度有了提升，有利于降低水質(zhì)檢測(cè)的鐵元素檢出限。丙酮也對(duì)水質(zhì)鐵的增敏作用有著絕對(duì)高效的作用。

圖1 中顯示了鐵元素在無(wú)水乙醇、丙酮、正丙醇三種不同體積百分比有機(jī)試劑的作用下， 用ICP-AES 測(cè)定，以有機(jī)試劑體積百分含量（X）為橫坐標(biāo)，以鐵溶液濃度值（Y）為縱坐標(biāo)，濃度值增加趨勢(shì)。

圖1 鐵元素在不同有機(jī)試劑作用下濃度變化趨勢(shì)

如圖中顯示，三種有機(jī)試劑都隨著體積百分含量的增加，鐵溶液濃度都呈增大趨勢(shì)，乙醇的體積百分含量達(dá)到5%時(shí)達(dá)到最大值。試劑含量繼續(xù)增加，效果不明顯，還有下降趨勢(shì)。而加入丙酮的溶液在最小劑量時(shí)效果已較其它兩試劑最好劑量的結(jié)果好的多，雖然試劑量無(wú)法繼續(xù)增加以求更好結(jié)果，但含量達(dá)到2%的結(jié)果已極佳。當(dāng)有機(jī)試劑正丙醇的體積百分含量達(dá)到最大值6%時(shí)。正丙醇增加了1 毫升, 5%和 6%正丙醇的鐵溶液濃度值基本無(wú)變化,且 6%正丙醇的鐵溶液在分析時(shí)，時(shí)間稍長(zhǎng)會(huì)使ICP 熄火，鑒于試劑用量和檢測(cè)穩(wěn)定性因素，建議采用5%正丙醇對(duì)的鐵溶液進(jìn)行分析并做具體討論。

2.2 線性關(guān)系

用含5%的正丙醇鐵溶液繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到如下結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 5%的正丙醇鐵溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線

如表2 中所示，由于ICP-AES 具有穩(wěn)定性好，動(dòng)態(tài)范圍寬，線性關(guān)系好等特點(diǎn)。用ICP-AES 測(cè)定含5%的正丙醇鐵溶液的可溶有機(jī)試劑標(biāo)準(zhǔn)曲線，線性關(guān)系良好，與現(xiàn)行國(guó)標(biāo)線性關(guān)系基本無(wú)差別，可做分析標(biāo)線使用；且含5%的正丙醇鐵溶液的可溶有機(jī)試劑標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率增大，較現(xiàn)行國(guó)標(biāo)靈敏度提高明顯。

2.3 檢出限

ICP-AES 測(cè)定，對(duì)含5%的正丙醇的可溶有機(jī)試劑空白溶液做11 次平行分析，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，并采用3 倍空白溶液的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算檢出限，結(jié)果如表3.

表3 方法檢出限驗(yàn)證

ICP-AES 性能優(yōu)越 線性范圍4～6 數(shù)量級(jí)，可測(cè)高、中、低不同含量試樣；由11 次空白信號(hào)值可知，此方法信號(hào)穩(wěn)定，信號(hào)值浮動(dòng)較小，依據(jù)3 倍的空白標(biāo)準(zhǔn)偏差比上斜率計(jì)算出的方法檢出限為 0.0005 毫克每升，比國(guó)標(biāo) GB/T 5750.6-2006 的檢出限 0.009 毫克每升低了一個(gè)數(shù)量級(jí)還多，說(shuō)明此方法能檢測(cè)含鐵量更低的水質(zhì)。

2.4 精密度

分別對(duì)兩個(gè)不同鐵元素濃度的水質(zhì)進(jìn)行平行測(cè)定3 次，并計(jì)算樣品相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，驗(yàn)證方法精密度結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 方法精密度驗(yàn)證

表4中數(shù)據(jù)所示，該方法精密度較好，且在低濃度時(shí)較高濃度更好，保證了更低含量檢測(cè)數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性。

2.5 準(zhǔn)確度

分別對(duì)上述兩水樣進(jìn)行加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，加標(biāo)儲(chǔ)備液濃度為10 毫克每升的鐵溶液，定容至100 毫升。平行測(cè)定3 次，計(jì)算加標(biāo)回收率，檢測(cè)方法準(zhǔn)確度結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 方法準(zhǔn)確度驗(yàn)證濃度單位：毫克/升

由表5知，加標(biāo)回收率低濃度時(shí)在108%-109%間，高濃度時(shí)在 94.3%-95.5%間，回收率結(jié)果高濃度較低濃度好，但均符合國(guó)家相關(guān)要求，準(zhǔn)確度得到保證。

3 結(jié)論

ICP-AES 測(cè)定水質(zhì)中鐵元素，操作簡(jiǎn)便，分析速度快，準(zhǔn)確度高，精密度好。對(duì)比了三種不同有機(jī)試劑不同體積百分含量下，鐵溶液的濃度變化值及趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)含5%正丙醇的溶液試劑用量及儀器檢測(cè)性能最佳。此條件下的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系與國(guó)標(biāo)法標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系基本無(wú)差別但斜率增大靈敏度提高；檢出限較現(xiàn)有ICP 國(guó)標(biāo)方法低一個(gè)數(shù)量級(jí)還多，降低了方法檢出限；精密度0.52%-1%和準(zhǔn)確度94.3%-95.5%符合要求，為準(zhǔn)確、有效檢測(cè)微量含鐵水質(zhì)提供新方法。

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