所属栏目：物理论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:204
摘要： 用有机滤膜采集空气中颗粒物样品，用微波高压消解后制成样品溶液。用石墨炉原子吸收分光光度法可确定样品溶液中铍的浓度。该方法具有对有机滤膜和样品消解完全，省时，无损失，灵敏度高，准确度，精密度好等特点。
关键词： 环境空气 铍 石墨炉原子吸收分光光度法 微波高压消解
Ambient air-Determination of Beryllium -Graphite Furnace atomic absorption method by microwave assisted acid digestion with high pressure
XU man (Huaibei Environmental Monitoring Centre, Huaibei 235000,China)
Abstract:The particles in air were collected on the surface of the organic filtration, which was digested by microwave method under high pressure to prepare the sample solution. Beryllium in the sample solution was determined by Graphite Furnace atomic absorption spectrometry. This method made the organic filtration digested completely without sample losing and was less time consuming, providing a fast way to analyze Beryllium with high sensitivity, good precision and accuracy.
keywords: Ambient air Beryllium Graphite Furnace atomic absorption microwave assisted acid digestion with high pressure
石墨炉原子吸收分光光度法测定环境空气中铍早有报导，但是所用常规消解方法在消解样品时十分麻烦，步骤烦琐，消耗大量的酸，费时且容易造成铍的损失，本方法由于采用微波高压，消耗酸较少，节省时间而且在高压状态下有机滤膜很容易炭化并被消解完全，使样品中铍全量消解到溶液中去,使方法灵敏度,精密度和准确度都有很大程度提高。当将采集10m3气体的滤膜制成10ml样品时，最低检出限为3.0×10-10mg/m3.
1 实验部分
1.1.仪器
原子吸收分光光度计(配石墨炉装置;自动进样器)
微波消解系统
热解石墨管。
中流量采样器。
有机滤膜。
微量移液器。
1.2.试剂
除另有说明外，均使用符合国家标准的分析纯试剂和去离子水或同等纯度的水。
4.1 硝酸(HNO3):ρ=1.42g/mL,优级纯。
4.2 硫酸(H2SO4)：ρ=1.84g/mL,优级纯。
4.3 盐酸(HCL)：ρ=1.18g/mL,优级纯。
4.4铍标准储备液：称取铍金属(99.99%)0.5000g(精确至0.0002 g)，用(1+1)盐酸溶液10mL溶解，定量移入500mL容量瓶中，缓慢滴加硫酸5mL，冷却后，用水稀释至标线，摇匀。上述溶液每毫升含相应元素1.000mg。贮于聚乙烯塑料瓶中，冰箱内保存。
4.5铍标准使用母液：临用时，吸取0.5mL 标准贮备液于100mL容量瓶中，滴加1.0mL硫酸，用水稀释至标线。此溶液每毫升含铍元素5.00μg。
4.6硝酸钯溶液(基体改进剂)：2g/L，称取1g硝酸钯加热溶于适量水中溶解，加水定溶至500mL。如有混浊，过滤后使用。
4.7载气：氩气，纯度不低于99.99%。
4. 8(1+1)盐酸溶液：用4.3配制。
4. 9有机滤膜。
1.3.采样
⑴样品#p#副标题#e#的采集
用大流量采样器时，以1.1-1.7m3/min的流量采样24h，或采用中流量采样器：滤膜过滤直径为9cm时，以50-150L/min流量，采样20-40 m3。用镊子将滤膜“毛”面朝上，放入采样夹，拧紧。
⑵ 样品的保存
样品采集后滤膜对折放入干净纸袋中保存待测。
1.4. 样品溶液的制备
将适量(因为使用的有机滤膜,在高压消解过程中几乎完全消解,产生大量气体,使罐内压力升高,因此不宜取太多,一般应小于0.2m g)试样滤膜剪碎(切勿使上尘粒抖落)，置于高压消解罐中，加3ml硝酸和盐酸1 mL，密闭高压消解罐，设置程序控压20atm控温180℃下消解15分钟，然后冷却至压力小于1atm，打开高压消解罐，在控温电加热器上加热至溶液冒浓厚白烟后，趁热滴加硝酸5~10 mL，继续加热直至溶液清亮，近干。冷却后，加入硫酸250 uL及少量水，微热使残渣溶解后定容至10mL具塞比色管中。
⑵ 空白溶液的制备
取相等面积的同批号空白滤膜和样品同时处理操作，制备空白溶液。
⑶ 标准曲线绘制
① 将铍标准使用母液和硝酸钯溶液(基体改进剂)放入原子吸收分光光度计的自动进样装置中。在程序中设置自动配置浓度系列：0.25,0.5,0.75,1,1.5,2,2.5,3μg/L;母液浓度为5μg/L;样品进样量10μl，共进硝酸钯基体改进剂10μl，总进样量30μl并按照表1、2石墨炉原子吸收分光光度法的工作条件，测定吸光度。
② 涂锆石墨管的制作：用微量移液器向热解石墨管仲移入50μl1%锆溶液，按仪器说明书的操作步骤和选定的仪器工作条件及参数，进行一次全过程原子化，制备成涂锆石墨管。
③ 标准曲线的绘制：用微量移液器向已涂锆的石墨管中依次移入10μl酒石酸-锆基体改进剂(亦可使用硝酸钯)、20μl工作标准溶液，按照制备涂锆石墨管的仪器工作条件，测定工作标准溶液的吸光度值，以吸光度值对铍浓度(μg/L)绘制标准曲线，并算出标准曲线的回归直线方程。
注：有自动进样器则可在程序中根据母液浓度设置标准曲线标样点数和浓度，仪器自动配置。
④ 样品溶液的测定：按标准曲线绘制时的仪器工作条件和操作步骤，分别测定空白溶液和样品溶液，记录吸光度值。
7.计算
根据所测定的吸光度值，在标准曲线上查出或由回归方程计算出样品溶液和空白溶液中铍的浓度，并由下式计算大气污染源排放铍的浓度(μg/m3)。
铍(Be，μg/m3)=[10×(C-C0)/Vnd×1000]×St/Sa
式中： C-样品溶液中铍浓度, μg/L ;
C0-空白溶液中铍浓度, μg/L;
10-样品溶液的体积, ml;
St-样品滤膜总面积,cm2;
Sa-测定时所取样品滤膜面积,cm2;
Vnd-标准状态下的采样体积,m3.
注：对滤筒样品，St =Sa：Vnd为标准状态下的干气的采样体积(m3)。
2 结果与讨论
2.1 实验条件的选择
2.1.1微波消解温度和时间
微波消解温度和时间对实验有着两面性：消解温度设置越高，所需消解时间越短，但是温度设置过高，会导致罐体内压力过高，给实验带来危险。根据本消解体系温度压力曲线，图一，在180℃时，压力达到20多个atm，在此温度和压力下，在所选时间#p#副标题#e#内，基本可以获得良好的消解效果。另外由于有机滤膜消解反应过于剧烈，在高温下容易导致反应速度过快而导致压力迅速升高，带来危险，所以本实验推荐使用分步升温程序。
2.1.2微波消解酸用量
微波消解酸用量是根据所取有机滤膜面积，本次实验所取滤膜面积为直径为90㎜的1/4滤膜，根据多次实验结果表明，微波消解时加入3ml硝酸和盐酸1 mL，即可满足完全消解所需酸量，如增加取样量(建议不要增加滤膜面积，否则高压消解罐中压力过大产生危险，可以增加采样时间)，可以适当增加HF酸用量，可得满意消解效果。
2.2 校准曲线和检出限
在所选石墨炉和原子吸收分光光度计参数下，进行工作曲线的绘制，曲线相关系数r> 0.999。连续进行5天的校准曲线和空白值的测定，得到如表3所示数据，根据所得数据，
进行灵敏度和检出限计算，检出限有较大程度的降低，可以达到0.04μg/l。曲线的检出下限
可以达到0.16μg/l，检测上限可以达到3.0μg/l。采集10m3气体的滤膜制成10ml样品时，最低检出限为3.0×10-10mg/m3.
2.3精密度
对曲线检测上限的0.1，0.5和0.9进行平行性测定，得到表6数据，相对偏差在1.8%～4.2%。
2.4 实际样品测定和准确度
对采集到的三个实际滤膜样品进行消解测定，得到测定结果，均值，相对标准偏差和加标回收率见表7。样品测定结果相对偏差在1.2%～3.5%，加标回收率90%～107%。
3结论
用有机滤膜采集空气中颗粒物样品，用高压微波消解省时，省酸，消解效果较好，可以减少消解中的损失，且使样品溶液稳定，石墨管涂层和基体改进剂的使用可以提高石墨炉原子吸收的灵敏度。该方法精密度，准确度和灵敏度都比以往方法有较大程度改进，可以广泛使用。
参考文献
1国家环保总局,空气和废气监测分析方法(第四版)，中国环境科学出版社 2003:434-436
2国家环保总局,环境监测分析方法标准制定技术导则，HJ/T168-2004：12-14
3 EPA，Beryllium – AA Furnace， 0204.2，600/4-79-020
4荣伟杰. 微波高压络合消解石墨炉原子吸收分光光度法测定环境空气中锑[J]中国环境监测,2007,23(4):53—54.