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原子吸收光谱法在水质检验中的间接应用

2018.7.03

  1 原子吸收光普法在水质检测中的普遍应用 
  原子吸收光谱(AtomicAbsorptionSpectroscopy,AAS),即原子吸收光谱法,是通过气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度的测量来定量被测元素含量为的分析方法,是一种测量特定气态原子对光辐射的吸收的方法。这种方法是20世纪50年代中期开始出现的,在以后得到迅速发展并不断扩展的一种的仪器分析方法,它在水质检验、地质、冶金、机械、化工、农业、食品、轻工、生物医药、环境保护、材料科学等许多领域都有广泛的应用。该法主要适用样品中微量及痕量组分分析。该法的特点是检出限低、准确度高、选择性好、分析速度快。在生活饮用水中检测中广泛用于重金属含量分析,是供水厂化验室必备仪器之一,主要用于Fe、Mn、Cu、Zn 、Cr、Ag、Pb等的检测,有时也可用于砷和硒的检测,其中Fe、Mn、Cu、Zn的检测一般使用火焰原子吸收光谱法,Cr、Ag、Pb则使用石墨炉原子吸收光谱法,砷和硒则使用氢化物发生器配合光谱法进行分析。近年来,随着该项技术的研究深入,其应用范围不断扩大,特别是对其间接应用的不断研究,使其在水质检测中发挥着越来越重要的作用。 
  2 原子吸收光谱法测定净水剂中的有效成分 
  聚合氯化铝是供水厂常用净水剂之一,而三氧化二铝含量是衡量净水剂质量的主要指标。常用的方法是把试样加酸解聚,然后用乙二胺四乙酸二钠络合所有的金属离子,再用氟化钾解析出与铝元素络合的乙二胺四乙酸二钠,最终通过计算得出出三氧化二铝的含量。间接应用原子吸收光谱发则是将净水剂样品可直接加酸处理,然后通过石墨炉原子吸收光谱法直接测定铝元素含量,进一步转化成三氧化二铝的方法。为了有效避免背景干扰,可以通过加入基体改进剂硝酸镁的方法来实现,硝酸镁能够与铝元素形成难挥发性化合物,从而可以适当提高挥发温度,降低背景干扰,实践证明该方法速度快、过程简单,检测结果与常用方法基本一致。 
  3 原子吸收光谱发在有机物检测中的应用 
  应用原子吸收光谱法间接测定有机物,主要是根据有机物的性质不同,利用不同的反应将其中需要测量的组份转化成可以通过原子吸收光谱法测定的形式,我们通常使用的转化方法主要有置换反应、沉淀反应、络合反应、氧化还原反应、酶解等。原子吸收光谱发在检测水中有机物含量方面的应用主要包括以下几个方面。 
  3.1 原子吸收光谱法测定甲醛 
  甲醛是《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)新增项目之一,甲醛对人体危害极大,在待测水样中加入斐林溶液(含铜离子和酒石酸钾钠的碱性溶液),使甲醛与斐林溶液在沸水浴中反应30min,二者可以生成氧化亚铜沉淀,也可以使水样与银氨溶液(含银离子的氨性溶液)在50℃水浴中反应,20min后可生成单质银沉淀。两种沉淀分别用6mol盐酸溶液和6mol硝酸溶液溶解,并用原子吸收光谱法测定反应中定量释出的铜的含量或银单质的含量,间接换算成甲醛含量。铜的质量浓度在7.0 mg和银的质量浓度分别6.000mg以内与吸光度呈线性关系。在试样溶液中加入1.000mg铜、银标准溶液并按所上述方法分析,所得回收率分别在99.5%~102%和82.0%~84.3%之间。 
  3.2 水中酚类有机物的测定 
  挥发性酚类(以苯酚计)一直是生活饮用水必检项目之一,在《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)新增有机物项目中,增加的酚类有机物有2,4,6-三氯酚、五氯酚,通过原子吸收光谱法间接测定酚类含量有两种方法,一是利用酚类可以与Co2+形成络合物的特性,用MIBK(甲基异丁酮)萃取后测定钴的含量,从而间接测定出样品中酚类有机物的含量。 
  另外一种方法是利用氧化还原反应,在酸性条件下利用KBrO4-KBr氧化苯酚,再用KI处理过量的Br,用环己烷萃取溶液中的碘,用抗坏血酸还原碘,最后用MIBK萃取在硫酸介质中生成的Cd2+与I-的络合物,利用原子吸收光谱法测定Cd2+的含量即可计算苯酚含量。 
  3.3 阴离子表面活性剂的测定 
  测量阴离子表面活性剂常用方法是亚甲基蓝法,而原子吸收光谱法间接测定的方法更加快速、简捷,且可以降低杂志离子的干扰性。阴离子表面活性剂可以与乙二胺-铜(Ⅱ)形成中性的络合物,用氯仿或苯萃取后,利用原子吸收光谱法测定络合物中铜元素含量,即可定量测定出水中阴离子表面活性剂的含量。 
  3.4 含卤素的有机物的测定 
  原子吸收光谱法还可以测定含卤素的有机物,在《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中也新增了不少含卤素有机物的项目,比如氯苯、1,2-二氯苯、1,4-二氯苯、三氯苯等,都可以通过将有机物溶于适当有机溶剂,加热回流使其水解,将有机卤元素转化成无机卤元素,然后加入过量硝酸银滴定,最终通过石墨炉原子吸收法测定银含量,从而间接得到有机物含量,此方法适用于卤原子结合不够牢固的含卤素有机物的测定。 
  4 原子吸收光谱法在水质检测中的联合应用 
  分析化学中常通过不同分析手段的结合或联用,来提高分析灵敏度和检出限,采用因子分析法和氢化物发生原子吸收法对砷的4 种化学形态进行研究,就克服了色谱分离和原子光谱法联机测定,受制于色谱分离时的稀释作用,检测下限较高的限制,操作简便,无需处理,灵密度高,有较好的定性和定量能力。 除上述提到的方法外,目前原子吸收光谱法与其他仪器联合应用也得到了一定的发展,比如在水质检测中与氢化物发生器联用测定砷与硒,地表水中甲基锡等,还有与气相色谱、液相色谱联用测定水中有机物等。上述方法都从不同程度上体现了原子吸收光谱法与其他不同方法联用后的实用性与高效性。 
  5 结束语 
  综上所述,间接应用原子吸收光谱法是在继承直接使用原子吸收光谱法检出限低、准确度高、选择性好、分析速度快等优点的基础上逐渐发展起来的,其实质就是在进行原子吸收测定之前,利用一些特殊的化学反应,使待测物与原子吸收可测元素之间发生特定反应,通过测定可测元素含量从确定待测物质含量的分析方法,间接运用原子吸收光谱法既扩大了原子吸收光谱法的使用范围,也丰富了水质检测的手段,还可用金属离子为标准,解决代替有机物标样或纯品,随着研究的深入,原子吸收光谱法在水质检测中的间接应用必将得到不断地扩大。 

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