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对水质砷原子荧光光度法方法验证工作的探讨

陈晓莹

肇庆市肇海水质检测有限公司

摘要: 水质检测方面引入了先进的、精密的仪器仪表研究样本,仪器分析凭借迅速、持续、精准等特征在水质检测方面占有非常高的地位。经采用BAF-2000设备持续检测高含量样本于低含量样本内砷(As)的含量进行比较研究,测量As的标准曲线得出:无论大小含量样本,整体检测结果有效可靠,满足规定物质证书需求。结果显示,仪器具备良好的可靠性和精准性。
关键词: 水质检测;As;AFS法
DOI:10.12721/ccn.2022.157101
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采用AFS法测量水中As的主要原理是通过处置后的样本进到原子荧光器,在酸性环境的KBH4还原影响下,形成AsH3,其在氩氢火焰里产生基态原子,这种基态原子受As灯发射光的激发形成原子荧光,其强度和样本内待测As浓度在规定范围内是正比。采用该方法As的检出限是0.3μg/L,适用于测量地面水与地下水内衡量砷,样本通过合理处置后也能用来测量污水与废水。其中,酸性物质中可与KBH4反应形成氢化物的物质将相互作用出现干扰,添加硫脲+抗坏血酸液体能基本解决干扰,而且硫脲还能消除大多数超过规定含量的Cu等过渡金属物质对试验测量的影响,而典型的阴离子不影响试验。

1、BAF-2000仪器分析

1.1执行规定

《水质砷的测量原子荧光光度法》(SL 327.1-2005)。

1.2应用范围

AFS法是把氢化物形成和AFS分析相统一来测量水里As浓度的新方法,一般用来测量地面水、地下水、大气降雨、污水和再生利用水里的As浓度[1]。AFS法的检出限是0.2μg/L,检出上限于200μg/L之内线性关系较好,超过200μg/L浓度的样本,能够先稀释再检测。

1.3工作原理

原子荧光属于原子蒸汽在充满特征波长在光照下,有些自由原子被调动后跃迁至很高能态,去活化后回归基态而传出特征光谱的情况[2]。测定原子在吸附光能后变为荧光的多少,通过荧光量子效率评价。

原子荧光强度和样本含量与激发光源的辐射高度等参数有如下函数关系,即:

Ⅰf=φⅠ    (1)

通过比尔-朗伯定律:Ⅰ=Ⅰ0[1-e-KλN]    (2)

能够推导:Ⅰf=φⅠ0[1-e-KλN]          (3)

其中,φ:荧光量子效率;

Ⅰ:被吸附光强;

Ⅰ0:辐射光能量;

K:峰值吸收值;

λ:吸附光程;

N:单位长度范围中基态原子量。

在测试结果不变且单位长度范围中基态原子量较少时,原子荧光强度和吸附辐射的原子数量为正比。当原子化效率不变时,Ⅰf和样本含量C呈正比联系,即:

Ⅰf=aC       (4)

式中,a表示常数。式(4)的线性关系仅在样本As低含量时成立;当含量增多时,Ⅰf和C的关系就是曲线关系。

测试分析过程,酸化处理后的水中As元素和还原剂反应,形成氢化物:NaBH4+3H2O+HCl→H3BO3+NaCl+8H*+Em+→EHn+H2↑(过量),其中:Em+是待测物质,EHn是气态氢化物(m能够等于或不等于n)过量H2与形成的气态氢化物被As带进原子化器,在制定的点火设备作用下出现氩氢焰,令As原子化[2]。再在As物质空心阴极灯发出的特征谱线经聚焦照射,调动在氩氢焰内被原子化的As获得荧光信号,再采取日盲光电倍增管测量荧光信号通过线路扩大、调解,软件信息处理获得样本里As的浓度。

2、测试过程

2.1准备任务

按照《水质砷的测量原子荧光光度法》(SL 327.1-2005)标准:本次研究样本的配制用水都是去离子水[3]。所要试剂包含5%的盐酸液体,硫脲(50g/L)、抗坏血酸(50g/L)混合物,20g/LKBH4液体,As标准应用溶液(1mg/L),As纯度达到99.99%。

根据标准规定绘制标准曲线。由于平常样本内As极少测出,标准下标准曲线用完后存在毒废液含量很高,所以研究时曲线含量主要用0μg/L、1μg/L、2μg/L、4μg/L、8μg/L与10μg/L。本次对比研究依旧采取此含量曲线测定。

比较研究所用样本是自制试样。把As标准元素一次性配备除这次研究所要的所有样本,在研究要求的状态存储分析。存储条件满足规定中6.1样本保存需求。

2.2标准曲线、样本测量和要求

采取AFS法测定As比较研究四个分析环节,为保障信息测量条件相同,测量时保证仪器不变,指光电倍增管负高压280V;原子化设备高度8毫米;灯电流60mA;载气流量300mL/min;延时3秒;读数时长10秒和屏蔽气流量800mL/min。

根据BAF-2000仪器操作规程测量As标准曲线。按照规定中6.3.3测量样本的需求,测量的标准曲线数据要超过0.999,否则要寻找原因,排除影响再次测量标准曲线。

标准样本测量:研究包含四个过程,各过程分别对同个空白样本、同个低含量标准样本、同个高含量标准样本各测量六次。

3、结果研究

3.1标准曲线研究1.png表1 标准曲线参数统计

结合表1信息能够求出标准曲线截距、各项系数与斜率,其中各项系数都优于仪器研究对各项系数大于0.999的需求。

3.2标准样本测量偏差研究

通过标准物质证书发现,200444元素的标准值为64.4±2.9μg/L,161074元素的标准值为18.2±1.8μg/L。按照RE=E/XT×100%能求出每次测量的标准样本的相对偏差,其中,RE即相对偏差;E表示绝对偏差;XT表示标准值。

经分析发现,标准样本的测量值偏差大都在2之内,有些偏出2%但均在样本测量范围内[4]。高含量样本测定值相对稳固,最大随机偏差1.3343μg/L,相对偏差2.07%,最小随机偏差0.0451μg/L,相对偏差0.07%,低含量样本测定值变化相对很大,最大随机偏差0.5743μg/L,相对偏差3.16%,最小随机偏差0.0046μg/L,相对偏差0.03%。

4、建议

(1)定时根据BAF-2000设备维护手册检测仪器,检查设备的运行状态与易损易耗件的调换,保证设备开启后处在正常运行状态。

(2)分析时,按照仿真器峰形图调整入样时间,让仿真器上的峰形充分显示,保证监测质量。

(3)对于仪器测量高含量样本时会存在漂移、数值略大的现象,能在分析时严格把控高含量质控样。另外,结合信号强度采用适宜的负高压;清除干净设备管路,避免出现管路问题。

参考文献:

[1]乔瑶瑶,张昕玮,付有功.原子光谱法测定生活饮用水中的微量元素[J].现代食品,2022,28(01):142-144+150.

[2]任柯颖.原子荧光光度法测定水质中硒元素[J].科技创新与应用,2020(23):131-132.

[3]周良伟,张延,康金栓,刘光学.水利行业标准《水质砷、汞、硒、铅的测定—原子荧光光度法》的研究与编制[J].水利技术监督,2006(03):27-28+49.

[4]SL 327.1-2005, 水质.砷的测定.原子荧光光度法[S].