水質—砷的測定—氫化物發生－原子吸收分光光度法

1  范圍

本方法用原子吸收分光光度法測定地下水、地面水和基體不復雜的廢水樣品中的痕量砷。適用濃度范圍與儀器特性有關，本裝置檢出限為0.25μg/L。適用的濃度范圍為1.0~12μg/L。

本方法對砷的測定選擇性好，靈敏度高。但反應過程中能產生液相和氣相兩大類干擾。液相干擾是指共存金屬離子被硼氫化鉀先還原成金屬粉末吸附了砷化氫并與之沉淀。氣相干擾主要是碲、鉍和硒的氧化物對砷化氫的干擾。對于5μg/L砷的測定，100mg/L Cu²⁺、Mn²⁺、Sr²⁺，20mg/L Fe³⁺，0.04mg/L Co²⁺，10mg/L Bi³⁺無明顯干擾。20mg/L Zn²⁺，40mg/L Fe³⁺，10mg/L Se⁴⁺、0.02mg/L Cr⁶⁺產生負干擾。20mg/L Pb²⁺、Ca²⁺、Ni²⁺，Mg²⁺，10mg/L Al³⁺、V⁵⁺，30mg/L Bi³⁺，0.5mg/L Sb³⁺和0.02mg/L Ge⁴⁺是正干擾。加入碘化鉀溶液可消除Zn²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Sb³⁺、Ge⁴⁺和Cr⁶⁺的干擾。加入抗壞血酸溶液能消除Se⁴⁺ 和V⁵⁺以外的上述離子的干擾。加入硫脲溶液幾乎可消除全部離子的干擾。抗壞血酸和硫脲對砷有明顯的增感效應，可考慮同時使用這三種試劑。

2  原理

硼氫化鉀或硼氫化鈉在酸性溶液中，產生新生態氫，將水樣中無機砷還原成砷化氫氣體，將其用N₂氣載入石英管中，以電加熱方式使石英管升溫至900~1000℃。砷化氫在此溫度下被分解形成砷原子蒸汽，對來自砷光源的特征電磁輻射產生吸收，將測得水樣中砷的吸光值和標準吸光值進行比較，確定水樣中砷的含量。

3  試劑

3.1  去離子水。

3.2  工業氮氣。

3.3  鹽酸、硝酸、高氯酸，均為優級純。

3.4  砷標準貯備溶液：將三氧化二砷在硅膠上預先干燥至恒重，準確稱取0.1320g，溶于2mL 20g/100mL氫氧化鈉溶液中，用1+49鹽酸溶液中和，然后再加2mL，移至100mL容量瓶中，搖勻。此溶液每毫升含1mL砷。

3.5  砷標準使用溶液：吸取1.00mg/mL砷標準貯備溶液，逐級稀釋成每毫升含1.0μg砷。

3.6  硼酸氫化鉀溶液，10g/L：稱取1g硼氫化鉀于100mL燒杯中，加入1~2粒固體氫氧化鈉，加入100 mL水溶解，過濾。

3.7  30g/L碘化鉀－10g/L壞血酸和硫脲混合溶液：稱取3g碘化鉀，1g抗壞血酸和1g硫脲，溶于100mL水中，搖勻。

4  儀器

4.1  原子吸收分光光度計，金屬套玻璃高效霧化器（WNA-1型）；

4.2  臺式自動平衡記錄儀；

4.3  砷原子光譜燈；

4.4  氫化物發生器裝置，見圖1。石英管φ8×160mm，電熱絲功率600W。

5  操作步驟

5.1  樣品預處理

5.1.1  清潔的水樣取25mL置于50mL容量瓶中，加入鹽酸（1＋1）8mL，3％碘化鉀－1％抗壞血酸和硫脲混合溶液1mL，搖勻，放置30min測定。同時配制空白溶液。

5.1.2  廢水取適當體積（視砷含量而定），于50mL燒杯中，加入硝酸5mL，高氯酸0.5mL，加熱消化并蒸至冒白煙，冷卻，加入鹽酸（1＋1）8mL煮沸，冷卻，加入3％碘化鉀－1％抗壞血酸和硫脲混合溶液1mL，移入50mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，放置30min測定。同時配制空白溶液。

5.2  校準曲線溶液配制

吸取1μg/mL砷標準使用溶液0、0.1、0.2、0.3、0.4和0.5mL，分別置于6只50 mL容量瓶中，各加入鹽酸（1＋1）8mL，3％碘化鉀－1％抗壞血酸和硫脲混合溶液1mL，用水稀釋至刻度，搖勻，放置30min測定。繪制砷校準曲線。此校準曲線濃度分別為0、2.0、4.0、6.0、8.0和10.0μg/mL。

5.3  水樣測定

5.3.1  砷的儀器工作條件，表1列出的儀器操作參數僅供參考。

表1  工作條件

5.3.2  儀器操作：按表1工作條件調好儀器，預熱30min，將空白溶液，校準曲線系列溶液和預處理過的水樣分別經定量杯加入2mL于氫化物發生器中，用定量加液器迅速加入1％硼氫化鉀溶液1.5mL，測定砷的吸收峰值，然后排出廢液。完成一個樣品測定后，應用水沖洗氫化物發生器二次，再進行下一個樣品測定。

6  結果計算

    c_砷（As，mg/L）=

式中，m––由校準曲線上查得砷的量（ng）；

      V––測定水樣的體積（mL）。

7  精密度與準確度

    對砷濃度為 5ng/mL的水樣連續測定11次，相對標準偏差不大于8％。向水樣加入砷，濃度為1.0、2.0、3.0、5.0ng/mL的回收率在92％~100％之間。

   注意事項：

（1）三氧化二砷為劇毒藥品，用時要注意安全。

（2）砷化氫為劇毒氣體，故管道不能漏氣，并要在排風設備下操作，濕度達到300℃時砷化氫便開始分解，其毒性相應減小。

（3）氮載氣流量不應過大，過大會導致水樣沖進高溫石英管，使其炸裂。

（4）水樣酸度不能太低或太高。如酸度太低形成砷化氫不完全，而太高則會產生過多氫氣在高溫下著火，引起嚴重分子吸收，干擾砷的測定。

8  參考文獻

    魏復盛等編著，水和廢水監測分析方法指南（中冊），pp. 427~429，中國環境科學出版社，北京，1997。