關于原子吸收光譜法痕量和微量鋁測定

李兵 李金亮 王澤華

【摘要】由于原子吸收光譜法測定鋁具有簡單、快速的優點，因此它在測定痕量和微量鋁方面獲得了越來越廣泛的應用，研究鋁的原子吸收光譜測定也很有必要。

【關鍵詞】原子吸收;光譜法;鋁;測定

一、火焰原子吸收光譜法

（一）空氣-乙炔火焰原子吸收法

1.普通空氣-乙炔火焰法

原子吸收法中空氣-乙炔火焰是應用最廣泛的原子化法。鋁在該火焰中形成耐熱氧化鋁，其熔點是2045℃，沸點是2980℃，故一般不能在此火焰中直接測定鋁。

2.氧屏蔽空氣-乙炔火焰法

用氧屏蔽空氣-乙炔火焰法測定鋼中鋁（0.1～10%），分析方法比較簡單。結果表明，HNO3對鋁略有增感作用，HCL略有抑制作用。共存元素對鋁的測定也有影響：Fe、Mo略有抑制作用，Ni、Mn略有增感作用;三氯化鈦對鋁的吸收有增感作用，并能抑制其它元素的干擾，改善穩定性。但此法耗氣量大、噪音高、具有較強的火焰發射。

3.富氧空氣-乙炔火焰法

富氧空氣-乙炔火焰法測定鋁，比較了不同有機試劑在此火焰中對鋁的增感效應。當有機試劑的結構是在苯環的鄰位均含有羥基及羧基的鋁功能團，如鉻天青S、鋁試劑、鈦鐵試劑、磺基水楊酸及鄰苯二甲酸氫鉀等時，均具有相似的及最大的增感效應，其增感倍數約為2.0，特征濃度可達1.2μg/mL。與氧屏蔽空氣-乙炔火焰法相比，此法耗氣量小，噪音低，火焰穩定，且不易回火。

（二）笑氣-乙炔火焰原子吸收法

用空氣-乙炔火焰測定鋁，火焰溫度不夠高，靈敏度較低。故目前大都用笑氣-乙炔火焰測定鋁。曾報道用笑氣-乙炔火焰法測定酸性廢水中的鋁，通過全程序空白試驗得到本放法的最低檢出濃度可至0.006mg/L。采用笑氣-乙炔火焰溫度高，能促使離解能大的化合物解離，同時其富燃火焰中除了C、CO、CH等未分解產物之外還有如CN、NH等成分，它們具有強烈的還原性，能更有效地搶奪金屬氧化物中的氧，從而使許多高溫難解離的金屬氧化物原子化，使Be、B、Si、W、Mo、Ba、稀土等難熔性氧化物的元素對測定有干擾。但是因為這種火焰溫度高，能排除許多化學干擾。在試液中加進大量的堿金屬（1mL/mL～2mL/mL）能減少電離干擾。

二、石墨爐原子吸收法

火焰原子吸收法具有快速、準確等優點，特別是笑氣-乙炔火焰的應用使鋁的測定靈敏度進一步提高，但測定痕量鋁時仍要預先富集。故近年來對石墨爐原子吸收法測定鋁的研究較多，但靈敏度尚不能滿足對某些試樣的直接分析，而且測定中存在著非光譜干擾，其干擾程度取決于石墨管表面的化學性質和所使用的載氣。石墨爐原子吸收的基體干擾十分嚴重，為減少和消除基體干擾，最終實現無干擾測定，人們進行了許多研究，比較行之有效的方法是聯合運用平臺、基體改進、表面涂層、Zeeman效應扣除背景、梯度升溫和精確的自動進樣技術。

（一）普通石墨爐原子吸收法

Shaw和Ottaway用普通石墨管測定了2mg/L的鋁，相對標準偏差為7%。由于氯離子的干擾，只用硝酸溶解樣品，這種就限制了此法的應用。在用硝酸和鹽酸溶解樣品時氯離子的干擾必須設法消除，可以通過加入硫酸、氨水和硫酸銨等形成易揮發的氯化物以消除干擾。尤其是硫酸銨的加入，能得到最好的重現性。硫酸鈉和硫化鈉的存在也會干擾鋁的測定，可通過用模擬基體的工作曲線來消除干擾。

（二）改進的石墨爐原子吸收法

1.基體改進

石墨爐原子吸收法中，利用基體改進劑降低和消除基體干擾是常用的一種有效方法。采用鎢與鉭基體改進劑石墨管時，共存離子對鋁的測定沒有顯著干擾;而用涂鉭石墨管時，使用十多次后涂層即被侵蝕，較大比例的氯化物保留在灰化階段，因此在原子化階段，增加了氯化物對鋁蒸汽相的干擾，產生了對鋁測定的抑制作用。

2.改進型石墨管

由于測鋁時受基體干擾嚴重，Slavin等用等溫平臺爐和Zeeman背景校正研究鋁測定中共存離子的干擾及消除。而最方便有效的方法是用熱解涂層石墨管，由于熱解涂層石墨管比普通石墨管具有相對小的孔隙度，因此可避免試樣對管內的滲透，加熱時幾乎只是表面蒸發，即所謂理想S型微粒蒸發。

三、鋁原子化機理

按文獻的觀點，鋁在石墨爐中的原子化過程可分為下列三種情況，即

因氯化物易揮發分解，故表現為灰化損失，原子化時已不存在。

但Al2O3除難能被碳還原外，還存在與碳的歧化反應

2Al2O3+9C→Al4C36COAl4C3雖然在3000℃會分解放出原子態鋁，但正是Al4C3的生成與分解，使鋁的線性遭到破壞，石墨管壽命變短，測量精度下降，所以Slavin反復強調用熱解石墨管。

（3）Al2O3（g）→AlO（g）Al（g）O2（g）Al（g）O（g）鄧勃等認為鋁原子化只可能是氧化物的熱分解產生的，這與他們的實驗結果相一致。

四、結語

火焰原子吸收法尤其是笑氣-乙炔火焰法測定鋁具有較好的靈敏度，測定某些試樣中的鋁是可行的;石墨爐原子吸收法測定鋁的靈敏度高于笑氣-乙炔火焰，尤其是應用基體改進劑和涂層石墨管，靈敏度得到顯著提高，是目前應用比較廣泛的一種方法。總而言之，原子吸收光譜法測定鋁，具有快速、簡單的特點，適于普及應用。

參考文獻：

[1]鄧世林，李新鳳，郭小林.鋁的空氣-乙炔火焰原子吸收法測定的研究[J].光譜學與光譜分析.2020，19（3）：411-413.

[2]史再新，戴亞明.原子吸收分光光度法測定鋼中鋁[J].理化（化學分析）.2018，14（4）：10.

[3]翁永和，魏繼中，馬光正等.富氧空氣乙炔火焰原子吸收光譜法測鋁的研究[J].分析化學.2019，18（1）：72.