王秋艷

（南京大學(xué)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210093）

本文利用火焰原子吸收法對鈣、鎂、鐵、錳、鉛、鋅、銅、鎳、鉀等元素在磷酸、醋酸等不同酸性介質(zhì)中的干擾情況進(jìn)行了分析，并對處于不同條件下的元素干擾提出了解決方式。

1.火焰原子吸收法綜述

原子吸收光譜法在實(shí)際應(yīng)用期間能夠通過基態(tài)原子外層電子對于可見光、紫外光范圍的原子共振輻射線吸收強(qiáng)度，完成對被測量元素含量的分析與測定，屬于測量特定氣態(tài)原子光輻射吸收的一種測量方式，能夠在地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)藥等多個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮出極其重要的作用[1]。這種測量方式通常比較適用于被測樣品中具有微量、痕量組分的分析，其原理就是根據(jù)不同元素在分析期間發(fā)射出的特征譜線進(jìn)行判斷，每種元素原子發(fā)射出的特征譜線各有不同，另外還能夠吸收、發(fā)射波長一致的特征譜線。在入射輻射頻率與原子電子從基態(tài)躍遷至高能態(tài)的能量頻率時(shí)，原子外層電子便會有選擇性地吸收同一種元素發(fā)射出的特征譜性，從而降低入射光[2]。

因?yàn)樵幽芗壛孔踊?，所以在任何情況下，原子吸收輻射都是有選擇性的吸收，因?yàn)楦鞣N元素的原子結(jié)構(gòu)以及外層電子具有排布方式不同的特點(diǎn)，所以不同元素自基態(tài)向第一激發(fā)態(tài)進(jìn)行躍遷時(shí)需要吸收的能量大小各不相同，這也導(dǎo)致各種元素的共振吸收線具有不同的表現(xiàn)特征?；鹧嬖游展庾V儀由原子吸收光譜儀以及原子化器、分光系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)組成，能夠完成對各種元素在不同條件下的測定[3]。原子吸收光譜法的測定優(yōu)勢如下：第一，測量簡單。由于元素測定方法相對比較簡單，所以通過這種方式進(jìn)行測定更加容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測量，而且因?yàn)殪`敏度相對較高，所以能夠?qū)Ψ治鲞M(jìn)行適當(dāng)簡化，從而提高速度。第二，抗干擾能力強(qiáng)。等離子溫度發(fā)生改變時(shí)會對原子發(fā)射譜線強(qiáng)度帶來嚴(yán)重干擾，而原子吸收譜線則不會因溫度變化而受到嚴(yán)重影響[4]。

2.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)儀器為日立Z-8100原子吸收儀以及IRIS Intrepid Ⅱ電感耦合等離子光譜儀與鈣、鎂、鐵、錳、鉛、鋅、銅、鎳、鉀空心陰極燈。試劑選用鹽酸、硫酸、醋酸、硝酸等多種酸性介質(zhì)，酸性介質(zhì)均屬于分析純，因?yàn)樗嵝越橘|(zhì)會因?yàn)榇娣艜r(shí)間、批次不同而產(chǎn)生變化，所以選用的各類酸都為同一廠家、批次的酸，不會對濃度帶來的影響。釹溶液濃度為50 mg/mL。實(shí)驗(yàn)儀器的工作條件見表1。

表1 儀器的工作條件

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，重點(diǎn)考察了磷、硫、高氯、醋酸等酸性介質(zhì)對于鈣、鎂等九種不同元素的影響干擾情況[5]。在實(shí)驗(yàn)期間因?yàn)槭褂昧藵舛葹?%的鹽酸溶液，所以還利用實(shí)驗(yàn)測定了在加入5%鹽酸時(shí)，各類酸性介質(zhì)給不同元素測定帶來的影響。在此期間，還加入了濃度適量的稀土對其干擾情況進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)[6]。

其主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

第一，鈣元素。含有磷酸結(jié)合的溶液其測定結(jié)果對于鈣元素的影響相對較大，當(dāng)溶液處于一定濃度范圍時(shí)，鈣的吸收值將會出現(xiàn)大幅下降，而在濃度達(dá)到臨界值以后，吸收值則會逐漸趨于穩(wěn)定，此時(shí)幾乎不再出現(xiàn)改變。在使用硫酸、高氯酸對其干擾情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本與磷酸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相同，不同的是硫酸、高氯酸的下降趨勢相對較為緩慢，而醋酸在實(shí)驗(yàn)期間對于鈣元素基本沒有帶來影響[7]。這幾種酸在加入濃度5%的鹽酸之后，初始濃度吸收值出現(xiàn)了大幅下降，而在加入釹溶液之后，吸收值產(chǎn)生了大幅上漲。

第二，鎂元素。在鎂元素的實(shí)驗(yàn)中，磷酸帶來的干擾基本與鈣元素干擾類似，而硫酸在實(shí)驗(yàn)中并沒有對鎂元素造成很大影響，而在加入稀土之后，濃度的變化導(dǎo)致吸收值隨之下滑，直到一定濃度之后，吸收值便不再發(fā)生改變。高氯酸在加入稀土之后其吸收值會隨濃度變化而下降，而在其他幾種實(shí)驗(yàn)情況中卻對鎂元素沒有影響。醋酸在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中幾乎不會對鎂元素帶來影響[8]。

第三，鐵元素。在鐵元素的實(shí)驗(yàn)中，加入5%的鹽酸以及釹溶液的磷酸溶液中，吸收值會隨著溶液濃度的提高而緩慢下降，直至濃度達(dá)到臨界值后能夠基本維持不變。采用相同成分的硫酸溶液在試驗(yàn)中，干擾會隨著溶液濃度的提高而快速下降，達(dá)到濃度提升至一定范圍之后，干擾下降速度將會減緩，而其他酸性介質(zhì)則不受濃度、鹽酸等情況帶來的影響。

第四，銅元素。在銅元素的實(shí)驗(yàn)過程中，只有硫酸溶液能夠?qū)ζ湮罩祹碛绊?，?dǎo)致吸收值下降，而在硫酸溶液中加入鹽酸、稀土之后，則可以降低硫酸帶來的干擾，其他酸對于銅的干擾幾乎為零。

第五，鋅元素。通過磷酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，溶液濃度提高將會導(dǎo)致鋅元素吸收值下降，而其他酸不會對鋅元素帶來干擾，在磷酸中加入鹽酸、稀土，同樣不會影響到實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果[9]。

第六，鉛元素。鉛元素在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，任何種類、濃度的酸性直接都不會對其帶來影響，而且鹽酸、系統(tǒng)加入后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果依然不會發(fā)生改變。

第七，錳元素。在磷酸溶液的實(shí)驗(yàn)中，隨著溶液濃度的上升會導(dǎo)致吸收值下降，而帶有鹽酸、稀土的磷酸則會在濃度上升至一定程度之后使吸收值下降速度減緩，帶有稀土的磷酸溶液其初始吸收值將會有所降低，而其他幾種酸則不會錳元素造成干擾。

第八，鎳元素。磷酸溶液在不同情況下會對鎳元素的吸收值帶來一定干擾，但是總體干擾效果非常小。而其他種類酸并不會干擾到鎳元素的吸收值[10]。

第九，鉀元素。在鉀元素的實(shí)驗(yàn)過程中，磷酸的干擾將會隨著溶液濃度的提升導(dǎo)致其吸收值出現(xiàn)快速下降，直到磷酸溶液溶度達(dá)到一定程度后，吸收值的下降速度將會減緩，此時(shí)加入稀土能夠?qū)е骡浽氐奈罩堤嵘?，鹽酸的加入則會使吸收值下降[11]。

通過實(shí)驗(yàn)可以得知，對于九種元素而言，磷酸溶液或多或少都會造成一定干擾，而硫酸只會對鈣元素、銅元素帶來一定影響，適當(dāng)添加稀土?xí)刮罩党霈F(xiàn)小幅度提高[12]。鹽酸對于各種元素的干擾效果相對較低，而硝酸除了會對鈣元素提供小幅度增敏以外，對于其他各種元素基本沒有任何影響，但是在鹽酸加入之后，鈣元素的吸收值將會逐漸趨于正常[13]。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)階段，鈣元素是最容易受到酸性介質(zhì)干擾的元素之一。

通過采用不同溶液試樣對鈣元素進(jìn)行測定后可以發(fā)現(xiàn)，含有鹽酸以及硝酸、高氯酸的溶液試樣最終得出的測定結(jié)果基本符合原始值，而在加入鑭、鍶之后。鈣元素的靈敏度將會出現(xiàn)大幅提高，而帶有磷酸以及硫酸的溶液在加入鑭、鍶后雖然能夠增加靈敏度，但是很難得到正確結(jié)果。利用氧化亞氮—乙炔進(jìn)行測定能夠得到準(zhǔn)確數(shù)值，所以在面對磷酸、硫酸溶液試樣進(jìn)行鈣元素實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以通過氧化亞氮—乙炔進(jìn)行測定[14]。

4.結(jié)語

綜上所述，鈣、鎂、鐵、錳、鉛、鋅、銅、鎳、鉀等元素在不同酸性介質(zhì)影響下，將會受到不同程度的干擾，其中磷酸對于各種元素基本都會帶來一定影響，利用火焰原子吸收光譜法進(jìn)行測定能夠有效保證測量時(shí)的精確性。相信隨著更多人了解火焰原子吸收光譜法，這種測定方式一定會變得更加完善。