滕奇君（新疆天業(yè)天辰化工質(zhì)量部， 新疆 石河子 832000）

微波消解原子吸收光譜法測定腐植酸中鉀的方法研究

滕奇君（新疆天業(yè)天辰化工質(zhì)量部， 新疆 石河子 832000）

通過比較微波消解火焰原子吸收光譜法測定腐植酸中鉀含量時具有測定結(jié)果可靠，簡便，消耗試樣少。本法比電熱板消解法具有更好的一致性、準(zhǔn)確性和精密性。具有很高的靈敏度和準(zhǔn)確度，并且分析樣品范圍廣，選擇性強(qiáng)，是最簡便、最適用的分析方法。

微波消解；腐植酸；原子吸收；鉀

前言

腐植酸是一種無定型的、多種高分子物質(zhì)的混合物，由于腐植酸結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使其具有極為特殊的物理、化學(xué)性質(zhì)和生物活性，因而在醫(yī)藥、工農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域都有廣泛的用途[1-2]。

腐植酸中鉀的測定有重量法、容量法、火焰光度法、電導(dǎo)滴定法、離子選擇電極法等。在腐植酸產(chǎn)品中最常用的是重量法，此法準(zhǔn)確度較高，也是復(fù)混肥國際中鉀含量測定的仲裁法，它的缺點(diǎn)是比較費(fèi)時?；鹧婀舛确焖佟㈧`敏度高，但鉀含量高時，因稀釋倍數(shù)大而產(chǎn)生較大誤差。離子選擇性電極法也具有方便、快速的特點(diǎn)，但NH4+嚴(yán)重干擾，需采取措施消除干擾，另外它的線性范圍也不是很寬，實(shí)際生產(chǎn)中采用不多[3-4]。

本實(shí)驗(yàn)通過火焰原子吸收光譜法測定腐植酸中鉀的含量，原子吸收光譜法的產(chǎn)生：當(dāng)適當(dāng)波長的光輻射通過含有基態(tài)原子的蒸汽時，其中某些波長的光可以使基態(tài)原子激發(fā)而本身被吸收，從而產(chǎn)生原子光譜。由于每種原子只能激發(fā)到它特定的激發(fā)態(tài)，所以每種原子所能吸收的光量子的能量是不同的，即被吸收的光輻射的波長不同，只有波長同激發(fā)態(tài)相對應(yīng)的光量子被吸收。

本實(shí)驗(yàn)通過濕法消解和微波消解兩種前處理方法進(jìn)行對比，通過火焰原子吸收光譜法測定腐植酸中鉀的含量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 復(fù)混肥腐植酸

1.1.2 試劑

①濃鹽酸

②濃硝酸

③（1+5）鹽酸：1體積濃鹽酸加5體積水

④1mg/L鉀標(biāo)準(zhǔn)母液

⑤（1+1）硝酸:1體積濃硝酸加1體積水

1.1.3 主要儀器

原子吸收儀（PE AAnalyst 800）

微波消解爐（CEM-MARS 437-8500傳感器）

鉀空心陰極燈（PE AAnalyst 800）

電熱板

微量進(jìn)樣器（島津配套）

微波消解罐（CEM-MARS配套 ）

實(shí)驗(yàn)常用玻璃器皿

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 電熱板消解法測定試樣中鉀的實(shí)驗(yàn)

(1)試樣前處理

稱取試樣腐植酸各1.0000g（精確至0.0001g）, 并不加試樣做空白處理，置于250mL的燒杯中，加入30mL鹽酸和10mL硝酸，蓋上表面皿，放在電熱板上煮沸30分鐘后，移開表面皿，徐徐蒸發(fā)干涸，再加入5ml鹽酸，再次蒸發(fā)干涸，再加入（1+5）的鹽酸溶液50mL，加熱煮沸5分鐘。冷卻后定量轉(zhuǎn)移到250mL容量瓶，用蒸餾水定容至刻度，搖勻，干過濾至塑料瓶中，供測鉀用[5]。

(2)腐植酸標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

取標(biāo)準(zhǔn)1 mg/mL鉀標(biāo)準(zhǔn)母溶液2mL，20ml（1+1）硝酸，至200mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度，配成10ug/ mL母液。分別用刻度管準(zhǔn)確移取1.00ml，2.00mL，5.00mL，10.00mL，15.00mL，20.00mL，25.00mL，10ug/mL的 鉀 母液至50ml容量瓶，并且各加入5mL（1+1）硝酸，定容至刻度，配成系列標(biāo)準(zhǔn)溶液（每1mL含K分別0.2ug,0.4ug,1.0ug，2.0ug，3.0ug，4.0ug，5.0ug）, 并不加母液做空白。分別在波長為769.9nm和766.5nm下用原子吸收儀上用火焰原子化法測其吸光度，以吸光度(A)為縱坐標(biāo)，相應(yīng)濃度（C）為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。見圖1、圖2。

1.2.2 微波消解法測定試樣中鉀的實(shí)驗(yàn)

(1)實(shí)驗(yàn)前處理

稱取試樣腐植酸各0.2000g（精確至0.0001g）,置于微波消解罐中，分別加10 mL濃硝酸，在微波消解爐中進(jìn)行消解。消解程序: 功率：1600W,使用效率：100%，升溫時間：5min，梯度升溫：120℃（5min）、150℃（10min）、175℃（10min）、185℃（10min）。消解完全后，冷卻后定量轉(zhuǎn)移到50mL的容量瓶，用蒸餾水定容至刻度，搖勻，干過濾至塑料瓶中，供測鉀用。

(2)腐植酸標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

繪制方法同電熱板消解。

圖1 λ=769.9nm 相關(guān)系數(shù)R=0.999931

圖2 λ=766.5nm 相關(guān)系數(shù)R=0.999944

1.2.3 試樣測定

根據(jù)對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線，采用火焰原子吸收光譜法測定電熱板消解和微波消解制備的腐植酸溶液中鉀含量時操作條件控制如下:測定腐植酸波長選擇766.5nm和769.9nm進(jìn)行對比，狹縫寬度取0.7mm;空氣流量為17.0 L/min時，乙炔流量應(yīng)在2.0L/min 。

2 計(jì)算結(jié)果與分析

2.1 腐植酸溶樣優(yōu)化選擇

表1 電熱板消解腐植酸測定鉀含量結(jié)果(λ=766.5nm)

表2 電熱板消解腐植酸測定鉀含量結(jié)果(λ=769.9nm)

表3 微波消解腐植酸測定鉀含量結(jié)果(λ=766.5nm)

表4 微波消解腐植酸測定鉀含量結(jié)果(λ=769.9nm)

從表1～表4數(shù)據(jù)可知:在波長分別為769.9nm和766.5nm時，同一樣品在相同的條件下，用微波消解的腐植酸比電熱板消解的腐植酸所測定鉀的含量高，微波消解有較高的準(zhǔn)確度和精密度。同一樣品稱樣量相同的條件下，用微波消解的腐植酸和電熱板消解的腐植酸，在波長分別為769.9nm和766.5nm時所測定測定鉀的含量大致相同。

2.2 回收率實(shí)驗(yàn)

回收實(shí)驗(yàn)是在測定試樣某組分含量（x1）的基礎(chǔ)上，加入已知量（標(biāo)準(zhǔn)樣值）的該組分(x2)，再次測定其組分含量(x3)。由回收實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)可以計(jì)算出回收率。

由回收率的高低來判斷有無系統(tǒng)誤差存在。對常量組分回收率要求高，一般為99%以上，對微量組分回收率要求在90%～110%，見表5、表6。

在狹縫寬度0.7mm;空氣流量17.0L/min，乙炔流量2.0L/min下。腐植酸在波長為769.9nm和766.5nm測得回收率大致相同，都符合對微量組分回收率實(shí)驗(yàn)要求。

表5 微波消解腐植酸測定結(jié)果(λ=766.5nm)

表6 微波消解腐植酸測定結(jié)果(λ=769.9nm)

2.3 檢出限

連續(xù)測定20次空白溶液的吸光度，用空白平行測定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算求得檢出限。在波長為769.9nm時，檢出限為0.039mg/L；在波長為766.5nm時，檢出限為0.069mg/L。

3 討論

試樣分解效果與稱樣量，酸用量，加熱時間及功率的選擇，容器密閉程度的好壞直接有關(guān)。在實(shí)驗(yàn)之前，為取得準(zhǔn)確的結(jié)果數(shù)據(jù)，進(jìn)行了大量的預(yù)試驗(yàn)，以找到最佳的測定溶液稀釋度和標(biāo)準(zhǔn)曲線，提高回收率。

樣品消解效果不同：濕法消解后溶液有較多的沉淀且溶液渾濁；微波消解后溶液為黃色透明略有點(diǎn)細(xì)小雜質(zhì)。從數(shù)據(jù)比較來看樣品預(yù)處理影響分析結(jié)果的精密度、準(zhǔn)確度和速度。微波加熱直接通過樣品吸收能量來快速加熱,同時密閉增壓使樣品在高溫高壓下與酸更有效地接觸,不僅加快反應(yīng)速率,而且消解完全、徹底。同時由于試劑用量少,減少了污染,降低空白值,試驗(yàn)結(jié)果精密度好,準(zhǔn)確度較高。

微波消解的優(yōu)點(diǎn)：通過溫度，壓力參數(shù)的控制可以保證消解的質(zhì)量，保證完全一致平行性和重復(fù)性；與加熱板消化相比效率提高4～8倍；揮發(fā)性元素不會損失；在許多消化程序中可避免氯酸的使用；由于在密閉條件下，可以消除環(huán)境等導(dǎo)致的污染[6-7]。

4 結(jié)論

微波爐聚四氟乙烯密閉容器及酸溶系統(tǒng)分解腐植酸試樣，用原子吸收光譜法測定鉀元素的含量。不但節(jié)省了大量時間，而且減少了試劑用量，降低了空白。剩余的HNO3按本法條件鉀元素測定亦無影響，本法比電熱板消解法具有更好的一致性、準(zhǔn)確性和精密性。

數(shù)據(jù)表明：微波消解火焰原子吸收光譜法在狹縫寬度0.7mm;空氣流量17.0 L/min，乙炔流量2.0L/min ，波長為766.5nm測定腐植酸，測定結(jié)果的準(zhǔn)確度、精密度和靈敏度都非常滿意，并且在相同條件下所測的回收率都符合實(shí)驗(yàn)要求。堿金屬由于具有在火焰中易揮發(fā)[8]，采用原子吸收光譜法測定有較高的靈敏度、準(zhǔn)確度和一定的選擇性等優(yōu)點(diǎn)。

[1]Flag,W.Beutelspacher,H.Z.Pflanzenernahr.Dung. Bodenk.，1951;52,1 2.Visser,S.A.，J.Soil Science, 1964;15,202

[2]梁重山，劉叢強(qiáng)，黨志.現(xiàn)代分析技術(shù)在土壤腐殖質(zhì)研究中的應(yīng)用.土壤，2001,3:154-158.

[3]吳忠，陳國維，林哲生，等.腐植酸片中總酸性基、羧基和酚羥基的測定.廣東醫(yī)藥學(xué)院學(xué)報(bào)，1994,10(3):164-165.

[4]俞天智，滕秀蘭.兩種腐殖質(zhì)的熒光光譜研究.甘肅科學(xué)學(xué)報(bào)，1997,9(1):55-58.

[5]胡會明，楊月娥.腐植酸，1990，1：46.

[6]腐植酸類物質(zhì)及原料分析方法匯編.腐植酸，1995，4.

[7]Assmann S M.Signal transduction in guard cells[J].Annu Rev Cell Biol.,1993 ,9 :345-375.

滕奇君(1988-)，男，山東省平度人，助理工程師，學(xué)士學(xué)位，師從景偉文博士，研究方向：化工儀器分析與化工生產(chǎn)質(zhì)量分析方法的改進(jìn)。