原子熒光儀測定砷實驗條件的優化

(1.漢中譜惠測試有限公司， 漢中 723101 ；2.陜西省地礦局漢中地質大隊， 漢中 723007；3.陜西理工大學化學與環境科學學院，漢中 723001 )

1 問題提出

原子熒光儀在測定樣品含量時，實驗條件的優化是否恰當，對于實驗結果有著極大的影響。文章以原子熒光儀測定砷時的條件：載流濃度、硼氫化鉀濃度、樣品酸度、硫脲濃度、負高壓、燈電流為變量，設計正交實驗，對于原子熒光儀測定砷的實驗條件進行探討[1]。

2 實驗過程

2.1 實驗儀器

AFS-930原子熒光光譜儀、AS-90自動進樣器(北京吉天儀器有限公司)；砷高強度空心陰極燈(北京有色金屬研究總院)；FA004N型電子天平(上海精密儀器有限公司)；優普超純水制造系統(上海優普實業有限公司)；其他玻璃器皿(使用前在10%王水中浸泡過夜后分別用自來水、高純水潤洗)。

2.2 實驗試劑

鹽酸(優級純，洛陽昊華試劑有限公司)；硫脲(分析純，天津永晟精細化工有限公司)；氫氧化鈉(分析純，天津市標準科技有限公司)；硼氫化鉀(分析純，成都市科龍化工試劑廠)；1000μg/mL砷標準儲備液(國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院)。

2.3 實驗步驟

2.3.1 標準溶液配制

用2mL移液管準確吸取1.00mL濃度為1000μg/mL砷標準儲備液于100mL容量瓶中，加入10mL鹽酸，用高純水定容至刻度，搖勻，待用，此溶液中砷的濃度為10μg/mL。

用2mL移液管準確吸取1.00mL濃度為10μg/mL砷標準儲備液于100mL容量瓶中，加入10mL鹽酸，用高純水定容至刻度，搖勻，待用，此溶液中砷的濃度為100μg/L。

2.3.2 溶液配制

鹽酸溶液配制：分別準確吸取25mL、50mL、75mL鹽酸于1000mL容量瓶中，用高純水定容至刻度，此溶液中鹽酸濃度分別為2.5%、5.0%、7.5%。

硼氫化鉀溶液配制：分別稱取2.0g氫氧化鈉于1000mL燒杯中，待其溶解后，分別準確稱取5.00g、10.00g、20.00g硼氫化鉀溶于其中，此溶液中硼氫化鉀濃度分別為0.50%、1.00%、2.00%。

2.3.3 正交試驗

分別以載流濃度、硼氫化鉀濃度、樣品酸度、硫脲濃度、負高壓、燈電流為變量，設計正交實驗方案，實驗過程見表1。

表1 正交試驗方案

通過Minitab 17軟件，對于正交試驗過程進行設計，實驗結果見表2。

表2 正交實驗過程

續表2

2.4 儀器工作條件

儀器工作條件見表3[2]。

表3 儀器工作條件

3 實驗結果

按照表2.2中正交試驗方案進行實驗，對于結果進行介紹如下。

3.1 線性關系及線性方程結果

所設計的27組實驗的線性關系和線性方程結果見表4所示[3]。

表4 線性關系及線性方程

續表4

從表4中實驗結果可以看出，第10、21組實驗的線性關系式小于0.999，其他實驗組的線性關系式良好，且大于0.999。

3.2 檢出限

分別將各組實驗的空白溶液連續測定6次，計算6次測定結果的相對標注偏差，其3倍的標注偏差即為該實驗條件下的檢出限，實驗結果見表5[4]。

表5 檢出限

續表5

從表5中結果可以看出，27組實驗的檢出限分別為0.012μg/L～0.214μg/L之間。其中第14組實驗的檢出限最低為0.012μg/L，第1組實驗的檢出限最高為0.214μg/L。

3.3 精密度及準確度

分別將濃度為4.00μg/L的砷溶液在各組實驗條件下，連續測定6次，計算對應實驗條件下的相對標準偏差和絕對誤差值，來對于實驗的精密度和準確度進行計算，實驗結果見表6。

表6 精密度及準確度結果

續表6

從表6中實驗結果可以看出，27組實驗的精密度結果為0.37%～11.39%之間，準確度結果在-2.14%～-73.35%之間。其中27組實驗的精密度最好，為0.37%，第12組實驗的準確度最好，為-2.14%。

4 實驗結果討論

通過使用Minitab 17軟件，對于熒光強度、檢出限、精密度、準確度4個實驗結果的影響因素進行判定，實驗結果介紹于下[5，6]。

4.1 熒光強度

各因素對于熒光強度的影響結果如表7所示。

表7 各因素對于熒光強度的影響

從表4.1中可以看出，對于熒光強度的影響分別為B硼氫化鉀濃度>F燈電流>E負高壓> D硫脲濃度>C樣品酸度> A載流濃度。

4.2 檢出限

各因素對于檢出限的影響結果如表8所示。

表8 各因素對于檢出限的影響

從表8中可以看出，對于檢出限的影響分別為B硼氫化鉀濃度>F燈電流> C樣品酸度> E負高壓> D硫脲濃度> A載流濃度。

4.3 精密度

各因素對于精密度的影響結果見表9。

表9 各因素對于精密度的影響

從表9中可以看出，對于精密度的影響分別為B硼氫化鉀濃度> D硫脲濃度> E負高壓> A載流濃度> C樣品酸度>F燈電流。

4.4 準確度

各因素對于準確度的影響結果見表10。

表10 各因素對于準確度的影響

從表10中可以看出，對于準確度的影響分別為C樣品酸度> B硼氫化鉀濃度> D硫脲濃度> F燈電流> E負高壓。

5 結論

從上述實驗結果可以看出，分別通過載流濃度、硼氫化鉀濃度、樣品酸度、硫脲濃度、負高壓、燈電流為變量對于實驗結果進行討論，結合所測定樣品的實際情況及實驗要求對于實驗條件進行優化，即可得出優秀的實驗結果。

[1]阮麗峰.均勻設計優化試驗條件-原子熒光法測定污泥中總砷[J].黑龍江環境通報, 2014 , 38 (4) :42-47.

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