微波消解faas法測定水體中痕量鎳的定量分析方法

2023-06-12 07:33:56

專利名稱：微波消解faas法測定水體中痕量鎳的定量分析方法
技術領域：
本發明涉及一種測定水體中痕量鎳的定量分析方法，特別是涉及水體中痕量鎳的 微波消解處理技術和用壬基酚聚氧乙烯-10-醚(NP-10)為活化劑的火焰原子吸收光譜法 測定水體中痕量鎳的測試技術，具體地說，是一種測定水體中痕量鎳的FAAS測定法。
背景技術：
鎳主要用於不鏽鋼和鎳合金的生產中，也是化工生產中一種常用催化劑，同時鎳 也是人體必須的微量元素，但人體鎳攝入量過多則對身體產生危害，會引起皮膚過敏且鎳 具有致癌性。生活飲用水衛生標準(GB 5749-2006)中鎳的最高允許濃度為0. 02mg/L，因 此，測定水體中的痕量鎳具有重要意義。目前測定水體中鎳含量的方法主要有以下幾種(1)GB/T11912-1989水質鎳的測定火焰原子吸收分光光度法即混酸消解-火焰原子吸收分光光度法，方法檢測下限為0. 05mg/L,標準曲線的 濃度範圍為0. 2-5. Omg/L ；該法達不到生活飲用水衛生標準(GB5749-2006)中鎳的最高允 許濃度值，因而無法對生活飲用水進行鎳含量的監控。(2) GB/T11910-1989水質鎳的測定丁二酮肟分光光度法即混酸消解分光光度法，方法檢測範圍為0. 25-10. Omg/L,同樣達不到生活飲用水 衛生標準(GB 5749-2006)中鎳的最高允許濃度值，因而也無法對生活飲用水進行鎳含量 的監控。(3)《銅-鎳合金鍍液中銅(II)和鎳(II)的測定》中採用的方法在該論文(電鍍與精飾，2009，31 (5) :37 39)中描述的方法為準確移取一定量 的鍍液並加水稀釋至1000倍後，取IOml滴加2% NaOH調pH至8. 0後，定容於50ml容量瓶 中，搖勻。取上述溶液2. Oml於6個容量瓶中，再加入氨-氯化銨緩衝溶液、2- (5-溴-2吡 啶偶氮)-5_ 二乙氨基酚顯色劑和組成為OP-正丁醇、正庚烷、水的增敏劑後35°C恆溫反應 25min後測定吸光度，該法測定鎳的線性範圍為0-2. 2mg/L。該法靈敏度高，但操作過程繁 瑣，使用試劑種類多，對環境及操作者會產生一定影響。(4)以苄基三乙基氯化銨為增敏劑溴_溴酸鉀_甲基紫體系阻抑動力學光度法在《以苄基三乙基氯化銨為增敏劑溴_溴酸鉀_甲基紫體系阻抑動力學光度法測 定痕量鎳》(冶金分析，2008，28 (2) 40 43)文中描述的方法為準確量取IOml水樣置於 蒸發皿中，低溫蒸乾、碳化，然後置於高溫爐中600°C灰化6hr後用(1+1)HC1 2. Oml酸化及 少量水溶解灰分並轉移到IOOOml容量瓶中，定容，分取20ml置於60ml分液漏鬥中，萃取分 離鎳後用分光光度法測定鎳的含量，線性範圍為0 100 μ g/L，檢測下限為8. 4X IOVL0 該法靈敏度較高，但操作步驟多過程繁瑣，需萃取分離，累積誤差大，且分析一個樣品用時 超過8hr，實效性較差，試劑用量也較大。(5)流動注射光散射法在《流動注射光散射法測定微量鎳》(光譜實驗室，2009，26 (6) 1473 1474)文 中描述的方法為取IOOml自來水，蒸發濃縮至IOml (或根據其鎳含量取不同量的實驗室或工業廢水)並用lmol/L NaOH中和至近中性作適當稀釋後，進行流動注射取樣光散射法測 定，檢測線0. 171 μ g/ml，線性範圍為5 70 μ g/ml，分析中需要兩臺泵，操作過程繁瑣，且 儀器維護及分析費用較高。(6)納米碳纖維分離富集_電感耦合等離子體質譜法在《納米碳纖維分離富集_電感耦合等離子體質譜法測定痕量鈷和鎳》(冶金分 析，2009，29 (3) :1 4)文中描述的方法為首先以pH 8. 0的緩衝溶液對PTFE微柱進行預 平衡(20mmX30mm i. d.內裝納米碳纖維)，然後取適量水樣在橫流泵的作用下進入微柱進 行預富集，最後用0. 5mol/L的HNO3洗脫吸附柱上的待測物，洗脫液用ICP-MS檢測，檢測下 限為0. 08ng/ml。該法靈敏度高但儀器價格較貴，操作過程繁瑣，操作參數設置過程複雜，不 利於普及推廣使用。(7)濁點萃取預富集火焰原子吸收光譜法在《濁點萃取預富集火焰原子吸收光譜法測定水樣中痕量鎳》(理化檢驗_化 學分冊，2008，44 (2) :123 124)文中描述的方法為河水樣品用0. 45 μ m孔徑的濾膜過 濾以除去懸浮在水中的微粒，貯於6°C的冰箱中，取適量水樣於IOml離心管中，依次加入 8父10^1101/1的卩六^夜體0. 2ml,pH 9. 18 的硼砂緩衝溶液 0. Iml, 30% Triton X-1000. 6ml， 定容至10ml，搖勻，置於100°C恆溫水浴中加熱25min後，趁熱以3000r · min—1離心5min, 使其分相，分離後的溶液在冰浴中冷卻至接近0°C，使表面活性劑相變成粘滯的液相後棄去 水相，加入硝酸甲醇混合液(Vffig Vw= 1 9)0. 5ml以降低表面活性劑相的粘度，溶液 直接引入儀器進行火焰原子吸收測定。檢測限為3. 77X10_3mg/L，方法靈敏度高，操作過程 繁瑣且用時較長，並需要冰浴和離心萃取，分析費用高不利於推廣使用。上述測定水體中痕量鎳的方法或由於靈敏度低達不到水體中鎳的檢測下限，或操 作步驟多且過程繁瑣累計誤差大，或使用大型昂貴儀器而導致儀器維護費用高，或試劑用 量大而汙染環境及操作者，或分析用時較長無實效性，均有不同程度的弊端，不適宜推廣應 用。

發明內容
1、發明目的:本發明提供了一種微波消解FAAS法測定水體中痕量鎳的定量分析方法，是利用 微波消解處理水樣並用表面活性劑活化火焰原子吸收光譜法測定水體中的痕量鎳，其目的 在於克服目前水體中痕量鎳測定方法中的各種弊端，從而達到分析過程中可以使用常規儀 器，並且操作簡單、快速、靈敏、試劑用量少、汙染少，分析準確度和精密度高的效果。2、技術方案本發明是通過以下技術方案來實現的一種微波消解FAAS法(火焰原子吸收光譜法)測定水體中痕量鎳的定量分析方 法，其特徵在於所述方法由以下步驟構成(1)樣品微波消解預處理取待測水樣於微波消解罐中，加入消解試劑，即70. 0% 硝酸10. Oml,40. 0%氫氟酸1. Oml和30. 0%雙氧水1. Oml的混合溶劑，蓋好蓋子，插入保護 套中，並放上爆裂膜，同時製備空白溶液，然後放入微波消解儀中進行消解，消解程序結束 後，溫度顯示為38 42°C時，打開微波消解儀，取出消解罐轉移樣品至燒杯中，在電爐上加
5熱微沸趕酸，定容，待用；(2)工作曲線的繪製配製鎳標準儲備液及標準溶液，分別取0.00、1.00、3.00、 6. 00,9. 00、12. 00、15. OOml濃度為5. 0 μ g/ml的鎳標準溶液於25ml的容量瓶中形成工作 液，加入5. Oml pH值為3. 5的醋酸-醋酸鈉緩衝溶液和4. Oml 1. 0% (m/V)的表面活性劑 壬基酚聚氧乙烯-10-醚(NP-10)，用1.0%硝酸定容後，測定工作液的吸光度，並建立回歸 方程或繪製工作曲線；(3)樣品吸光度的測定取經微波消解處理好的待測水樣樣品於容量瓶中，加入 5. Oml pH值為3. 5的醋酸-醋酸鈉緩衝溶液和4. Oml 1.0% (m/V)NP_10，用1. 0%硝酸定 容後，測定水樣和空白溶液的吸光度；(4)根據工作曲線或回歸方程計算待測水體中的鎳含量定量依據遵循比爾 定律，水樣樣品與空白溶液吸光度的差值與鎳含量呈線性關係，其回歸方程為ΔΑ = 0. 143X(yg/ml)-0.002，S* Δ A為試樣與空白溶液吸光度的差值，X為測試體系中鎳的濃 度(P g/ml)。水體中鎳含量計算式為
^ X( //g/ml) χ 25.0(ml)C =-，
V2 X /7丨 X Yl2式中X-由工作曲線查出或由回歸方程算出的容量瓶中鎳含量，μ g/ml ；C-水體中鎳含量，μ g/ml ；V2-吸光度測定取樣體積，ml ； H1-水樣蒸發濃縮倍數，Ii1 = V濃縮前取樣體積/V濃縮後體積；n2-消解體積變化率，n2 = V消解樣體積/V消解後定容體積。本方法檢測範圍為1. 2 X IOVL 3. 0 X 10_3g/L，檢測下限為1. 2X10_5g/L。在上述步驟(1)中當水體中鎳含量低於本方法檢測下限時，將水樣低溫蒸發濃縮 後再消解；如水樣中含有懸浮性微粒時，先經0. 45 μ m孔徑的濾膜過濾後再取樣。上述步驟(1)中所述微波消解儀的消解壓力為2. 5MPa,消解時間為10min 30mino步驟(1)中取出消解罐轉移樣品至燒杯中，在電爐上加熱微沸趕酸，當體積至2 4ml後，定容至5. Oml待用。在上述步驟(2)和(3)中所述的pH值為3. 5的醋酸-醋酸鈉緩衝溶液為測試試 劑，所述的1.0%表面活性劑壬基酚聚氧乙烯-10-醚(NP-10)為活化劑。在上述步驟(2)和步驟(3)中均採用火焰原子吸收光譜儀測定吸光度，其測定 條件為(1)鎳空心陰極燈的測定波長為232nm;(2)狹縫寬度為0. IOOnm ； (3)燈電流為 2. OmA; (4)空氣-乙炔流量比為4 1。3、優點及效果本發明提出了一種微波消解FAAS法測定水體中痕量鎳的定量分析方法，採用低 溫濃縮結合微波消解對水樣進行預處理，在壬基酚聚氧乙烯-10-醚(NP-10)活化下，根據 水樣與空白溶液吸光度的差值與鎳含量之間的線性關係，根據回歸方程或工作曲線得到鎳 含量，具有如下優點(1)提出以低溫蒸發濃縮結合微波消解來處理複雜環境水體，從而實現了加熱快 速、均勻、高效節能、選擇性好、安全清潔的樣品預處理方法。
(2)採用緩衝溶液作為火焰原子吸收光度法即FAAS法測定痕量鎳的測試試劑，消 除了背景吸收的影響；採用壬基酚聚氧乙烯-10-醚(NP-10)表面活性劑作為活化劑來提高 火焰中鎳原子的原子化效率，從而提高了測定靈敏度。(3)採用選擇性好、幹擾少、靈敏、且操作簡便的火焰原子吸收光譜儀進行測定，從 而提高了分析速度和測定精度，且儀器維護費用較低。(4)測試過程中試劑用量少，節約了測定成本，並減少了對環境的汙染和對人體的 傷害；本發明可將樣品分析時間縮短至3hr以內。(5)整個測試過程簡單、快速、靈敏、準確，廣泛適用於自來水、河水、實驗室廢水、 汙水廠排水、洗煤水等水體中鎳含量的測定。
具體實施例方式本發明提出了如下的微波消解FAAS法測定水體中痕量鎳的定量分析方法1、設備和試劑(1) 3510型火焰原子吸收分光光度計_上海安捷倫分析儀器有限公司；(2)鎳空心陰極燈_上海電光器件有限公司；(3) SZ-93自動雙重純水蒸餾器_上海虹昕電子儀器儀表有限公司；
(4)電子分析天平，精度0. 000 Img ；(5)MDS-8微波消解儀，上海新儀微波化學科技有限公司；(6)萬用電爐；(7) pHS-25型pH計-上海雷磁儀器廠；(8)pH為 3. 5 的醋酸-醋酸鈉緩衝溶液；0. 01g/ml NP-IO ； (1.0%,70%, 1+1)HNO3 ； 30% H2O2 ；40% HF ；(9)鎳標準儲備液及標準溶液的配製準確稱取1. OOOOg鎳粉放入200ml燒杯中， 加入(1 1)硝酸10. Oml低溫加熱溶解後用1. 0%硝酸定容至1000ml。使用時根據需要 用蒸餾水逐級稀釋到1. O μ g/ml 5. O μ g/ml。2、原子吸收光譜儀測定條件原子吸收光譜儀測定條件見表1。表1火焰原子吸收光譜儀儀器操作條件
權利要求
一種微波消解FAAS法測定水體中痕量鎳的定量分析方法，其特徵在於所述方法由以下步驟構成(1)樣品微波消解預處理取待測水樣於微波消解罐中，加入消解試劑，即70.0％硝酸10.0ml、40.0％氫氟酸1.0ml和30.0％雙氧水1.0ml的混合溶劑，蓋好蓋子，插入保護套中，並放上爆裂膜，同時製備空白溶液，然後放入微波消解儀中進行消解，消解程序結束後，溫度顯示為38～42℃時，打開微波消解儀，取出消解罐轉移樣品至燒杯中，在電爐上加熱微沸趕酸，定容，待用；(2)工作曲線的繪製配製鎳標準儲備液及標準溶液，分別取0.00、1.00、3.00、6.00、9.00、12.00、15.00ml濃度為5.0μg/ml的鎳標準溶液於25ml的容量瓶中形成工作液，加入5.0ml pH值為3.5的醋酸 醋酸鈉緩衝溶液和4.0ml 1.0％的表面活性劑壬基酚聚氧乙烯 10 醚(NP 10)，用1.0％硝酸定容後，測定工作液的吸光度，並建立回歸方程或繪製工作曲線；(3)樣品吸光度的測定取經微波消解處理好的待測水樣樣品於容量瓶中，加入5.0ml pH值為3.5的醋酸 醋酸鈉緩衝溶液和4.0ml 1.0％NP 10，用1.0％硝酸定容後，測定水樣和空白溶液的吸光度；(4)根據工作曲線或回歸方程計算待測水體中的鎳含量定量依據遵循比爾定律，水樣樣品與空白溶液吸光度的差值與鎳含量呈線性關係，其回歸方程為ΔA＝0.143X(μg/ml) 0.002，式中ΔA為試樣與空白溶液吸光度的差值，X為測試體系中鎳的濃度(μg/ml)。水體中鎳含量計算式為 C= X ( g / ml )25.0 ( ml ) V 2 n 1 n 2 , 式中X 由工作曲線查出或由回歸方程算出的容量瓶中鎳含量，μg/ml；C 水體中鎳含量，μg/ml；V2 吸光度測定取樣體積，ml；n1 水樣蒸發濃縮倍數，n1＝V濃縮前取樣體積/V濃縮後體積；n2 消解體積變化率，n2＝V消解樣體積/V消解後定容體積。
2.根據權利要求1所述的微波消解FAAS法測定水體中痕量鎳的定量分析方法，其特徵 在於本方法檢測範圍為1. 2X 10_5g/L 3. OX 10_3g/L，檢測下限為1. 2X 10_5g/L。
3.根據權利要求1或2所述的微波消解FAAS法測定水體中痕量鎳的定量分析方法，其 特徵在於在步驟(1)中當水體中鎳含量低於本方法檢測下限時，將水樣低溫蒸發濃縮後 再消解；如水樣中含有懸浮性微粒時，先經0. 45 μ m孔徑的濾膜過濾後再取樣。
4.根據權利要求1所述的微波消解FAAS法測定水體中痕量鎳的定量分析方法，其特徵 在於步驟(1)中所述微波消解儀的消解壓力為2. 5MPa，消解時間為10min 30min。
5.根據權利要求1所述的微波消解FAAS法測定水體中痕量鎳的定量分析方法，其特 徵在於步驟(1)中取出消解罐轉移樣品至燒杯中，在電爐上加熱微沸趕酸，當體積至2 4ml後，定容至5. Oml待用。
6.根據權利要求1所述的微波消解FAAS法測定水體中痕量鎳的定量分析方法，其特徵 在於在上述步驟⑵和(3)中所述的pH值為3. 5的醋酸-醋酸鈉緩衝溶液為測試試劑， 所述的1.0%表面活性劑壬基酚聚氧乙烯-10-醚(NP-10)為活化劑。
7.根據權利要求1所述的微波消解FAAS法測定水體中痕量鎳的定量分析方法，其特 徵在於在步驟(2)和步驟(3)中均採用火焰原子吸收光譜儀測定吸光度，其測定條件為 (1)鎳空心陰極燈的測定波長為232nm ； (2)狹縫寬度為0. IOOnm ； (3)燈電流為2. OmA ； (4) 空氣-乙炔流量比為4 1。
全文摘要
本發明涉及一種微波消解FAAS法測定水體中痕量鎳的定量分析方法，其特徵在於採用低溫濃縮結合微波消解對水樣進行預處理，採用壬基酚聚氧乙烯-10-醚(NP-10)作為活化劑，根據水樣與空白溶液在火焰原子吸收光譜儀上測得的吸光度差值與鎳含量之間所呈的線性關係，根據回歸方程或工作曲線得到鎳含量；具有微波消解預處理過程簡單、試劑用量少、環保、省時、高效等優點，是一種快速、準確、靈敏、適用性廣的測定水體中鎳含量的分析方法。
文檔編號G01N1/44GK101968436SQ20101027113
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月3日 優先權日2010年9月3日
發明者關曉彤, 李良, 白曉琳, 趙麗傑, 趙麗萍 申請人:瀋陽工業大學