《土壤中銅和鋅消解方法探究》5400字

土壤中銅和鋅消解方法探究目錄TOC\o"1-3"\u1原子吸收光譜法介紹 原子吸收光譜法介紹原子吸收光譜法(atomicabsorptionspectrometry,AAS)亦稱原子吸收分光光度法(atomicabsorptionspectrophotometry,AAS)用氣相基態(tài)原子的儀器分析方法測定樣品中的元素含量到共振輻射吸收強(qiáng)度。是測定痕量及超痕量元素的一種有效方法。原子吸收分光光度法分為不同的原子分光光度法：火焰原子吸收光譜法(flameatomicabsorptionspectrometry,FAAS)、石墨爐原子吸收光譜法(GraphiteFurnaceatomicabsorptionspectrometry，GFAAS)和流動注射氫化物發(fā)生—原子吸收光譜法(flowinjectionhydridegeneration-atomicabsorptionspectrometry,FI-HG-AAS)。原子吸收光譜法作為一種測定痕量和超痕量元素的有效方法，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用和迅速的發(fā)展，其應(yīng)用范圍已遍及國民經(jīng)濟(jì)的各個學(xué)科和部門。原子吸收光譜法的迅速發(fā)展，不僅關(guān)系到經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，而且關(guān)系到原子吸收光譜法本身的特性。原子吸收光譜法的特點(diǎn)可歸納如下：（1）下限檢測。從光譜產(chǎn)生看，原子吸收光譜和原子熒光光譜依賴于基態(tài)原子，原子發(fā)射光譜依賴于激發(fā)態(tài)原子。在通常情況下，原子處于基態(tài)，總原子中的原子數(shù)幾乎可以忽略不計(jì)。從理論上講，原子熒光光譜法和原子吸收光譜法比原子發(fā)射光譜法靈敏。原子熒光光譜法靈敏度最高。事實(shí)上，原子吸收光譜法和原子發(fā)射光譜法不同元素的靈敏度是不同的。在一般情況下，火焰噴嘴的使用，下列元素的共振線300nm有原子吸收光譜法靈敏度高。共振譜線的波長大于350nm處的原子發(fā)射光譜法靈敏度高。檢測限（FAAS）火焰原子吸收光譜法可以達(dá)到ng.mL-1水平，與石墨爐原子吸收光譜法的檢測限（石墨爐原子吸收光譜法）0。用火焰原子吸收光譜法和火焰原子法測定氣體稀釋，氣體和氣體流，只有10-4停留時間很短，原子吸收分析；在石墨爐原子化器，原子的平均停留時間，可以達(dá)到零點(diǎn)幾秒，比在3以上的訂單大小平均停留時間的火焰長度，幾乎所有的原子吸收信號的分析，這是石墨爐原子吸收光譜法的檢測限低、靈敏度高的比例是一個重要的原因。（2）選擇性好。原子吸收光譜是元素的固有特性，是其良好選擇性的根本原因。（3）高精度。原子吸收光譜的強(qiáng)度取決于自由基態(tài)原子數(shù)N0，N0很小，受溫度變化的影響，與原子吸收系數(shù)K隨溫度變化的趨勢。這是原子吸收光譜法準(zhǔn)確度高于原子發(fā)射光譜法的一個重要原因。另一方面，兩種光強(qiáng)信號的吸光度測量值相差很小，測量的相對誤差較大，這也是一個缺點(diǎn)。當(dāng)火焰霧化應(yīng)用時，火焰的組成和原子的分析隨著時間變化很大。在石墨爐中，采用電熱霧化時爐內(nèi)氣氛相對穩(wěn)定。特別是石墨爐原子吸收法（AAS）應(yīng)能在整體測量中獲得較高的精度?；鹧嬖游展庾V法在測定平衡信號方面優(yōu)于火焰原子吸收光譜法，大大補(bǔ)償了火焰波動的影響。因此，火焰原子吸收光譜法的準(zhǔn)確度仍然令人滿意。原子吸收光譜法的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差一般為1%，無干擾，最好達(dá)到0.3%或更高。（4）抗干擾能力強(qiáng)。原子吸收譜線的數(shù)目很小，共存元素的光譜通常不存在疊加干擾。干擾主要來自化學(xué)干擾。自動控制儀表的改進(jìn)條件可以最大限度地提高火焰的穩(wěn)定性。同時，采用橫向加熱石墨爐和穩(wěn)定溫度平臺石墨爐技術(shù)可以使干擾最小化，甚至在某些情況下，還沒有標(biāo)準(zhǔn)分析。（5）廣泛應(yīng)用。應(yīng)用于分析的元素的范圍可以用來分析周期表中絕大多數(shù)金屬元素和非金屬元素。不僅可以直接或間接地進(jìn)行元素分析，而且可以采用組合技術(shù)進(jìn)行元素形態(tài)分析，并進(jìn)行同位素分析。它不僅可用于化學(xué)成分分析，還可用于測定氣體擴(kuò)散系數(shù)和振子強(qiáng)度等物理常數(shù)。它已應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各部門和各部門。原子吸收光譜法標(biāo)準(zhǔn)曲線的動態(tài)范圍比電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-AES）和原子熒光光譜法窄。前者通常小于2個數(shù)量級，下兩個動態(tài)范圍可達(dá)4-5個數(shù)量級。（6）樣本的使用非常小?；鹧嬖游展庾V法測定樣本3-6ml-微量取樣，可10min-1~50L，用石墨爐原子吸收光譜法測量10至20升，和固體樣品的尺寸是毫克。（7）儀器設(shè)備相對簡單，操作方便，易于掌握。（8）主要用于單元素的定量分析。然而，近年來這種情況發(fā)生了變化。同時，元素測定技術(shù)也取得了重大進(jìn)展。同時，多元測量儀器也有許多可用的模型。2實(shí)驗(yàn)部分2.1儀器與試劑TAS-990型原子吸收分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）及GA3202石墨爐系統(tǒng)（上海精密科學(xué)儀器有限公司分析儀器總廠）；KY-1型鋅、鈣、通元素空心陰極燈（北京曙光明電子光源儀器有限公司）WM-2H型無油氣體壓縮機(jī)（天津市醫(yī)療器械二廠）銅、鋅元素儲備液：C=1000μg/mL，實(shí)驗(yàn)可以選擇超純水稀釋到所要求的標(biāo)準(zhǔn)，逐步使用藥劑濃度均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為蒸餾水（礦泉水），用硝酸所有玻璃器具（15%）超過4h，用去離子水漂洗，最后用純水漂洗，干燥。2.2儀器工作條件用火焰原子吸收光譜法測定鋅和銅的兩種元素，石墨爐原子吸收法測定鉛和鎘。具體工作條件見下表。表2-1檢測鋅、銅儀器工作條件元素?zé)綦娏鳎╩A）波長（mm）光譜通帶（nm）乙炔流量（L?min-1）空氣流量（L?min-1）鋅3.0213.90.216000.24銅3.0324.70.516000.222.3土壤樣品的制備將采集的土壤樣品（少于500克）混合后，四種方法將其減少到100克左右。干燥的土壤樣品在風(fēng)干后（自然風(fēng)干或冷凍干燥）干燥。在除去土壤中的石頭、動植物殘?bào)w等外來物質(zhì)后，用木棍或瑪瑙棒壓制，并與2毫米尼龍篩網(wǎng)混合除去礫石超過2毫米。瑪瑙砂漿是用2毫米的尼龍篩網(wǎng)將尼龍篩網(wǎng)研磨成孔徑為0.150毫米的尼龍篩網(wǎng)。2.4土壤樣品的消解2.4.1電熱板消解法確切的名字是0.5克（精確到0.0001克）在50mL聚四氟乙烯坩堝樣品潤濕后，在較低的溫度下加熱板鹽酸10mL樣品的初步分解，蒸發(fā)至約3毫升，5毫升，加入硝酸、氫氟酸是有點(diǎn)冷，5毫升的高氯酸3毫升，加蓋在電熱板上加熱溫度約為1h，然后打開蓋子，加熱，以達(dá)到良好的效果，除硅四飛，經(jīng)常振動坩堝。當(dāng)加熱到高氯酸的強(qiáng)白色煙霧時，黑色有機(jī)碳化物被蓋子分解。當(dāng)坩堝壁上的黑色有機(jī)物不存在時，蓋子將被移除，白色煙霧將被去除并蒸發(fā)成一個厚的形狀。若排除條件，可加入3毫升、3毫升氫氟酸、硝酸和1毫升高氯酸，以重復(fù)消化過程。取出坩堝，稍冷，加入1毫升硝酸和少量蒸餾水，用熱、熱的方法溶解可溶性殘?jiān)?，冷卻后轉(zhuǎn)移到50毫升的容量瓶中。2.4.2微波消解法0.5g準(zhǔn)確稱量（精確到0.0001g）在微波消解罐中，用少量水潤濕，加入5mL硝酸、氫氟酸、氫過氧化物酶3ml1ml，按一定的升溫程序（見表1），冷卻后將溶液轉(zhuǎn)移至50ml聚四氟乙烯坩堝，加熱板150°C加熱時，駕駛白色的煙霧和蒸汽的粘性。坩堝稍冷，它為1ml硝酸溶液溶解殘?jiān)?，暖熱，和轉(zhuǎn)移至50ml容量瓶的總金額。冷卻后，將其固定在標(biāo)線處，搖勻。表2-2微波消解程序步驟溫度/℃時間/min功率/kW1180101.52210201.52.4.3全自動石墨消解法0.5g準(zhǔn)確稱重（精確到0.0001g）自動石墨聚四氟乙烯管樣品的消化和消化。通過添加少量的潤濕水硝酸與鹽酸、10s90min，10毫升搖勻后，150℃加熱溫度；冷卻30min加入5ml3ml氫氟酸、高氯酸，搖勻后10s，在加熱40min溫度150℃；然后再連續(xù)加熱150℃低于1ml硝酸30min和5ml蒸餾水溫度下20min；冷卻50ml蒸餾水的體積，30s波。2.5樣品的測定根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法，用原子吸收光譜法對銅和Zn進(jìn)行測定和分析，并按標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品含量。3結(jié)果與討論3.13種消解方法的操作流程比較根據(jù)比較（見表3-1），電熱板法的優(yōu)點(diǎn)是簡單，可以更廣泛的應(yīng)用；分析樣品，但是它的缺點(diǎn)也是明顯的，耗時的，手動操作，打開消化的全過程，高溫危害很多霧對操作者和環(huán)境，和消化過程易受外界干擾和操作水平的限制。微波消解具有時間短、酸少、對人體和環(huán)境危害小等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是沒有自動樣品微波消解。我們必須捕捉酸的體積，減少一次性樣品的消化，這不適合大量樣品的分析。自動石墨消解的優(yōu)點(diǎn)是時間短，自動完成消化的全過程，無人值守，節(jié)省人力，避免對工作人員的傷害，適合大規(guī)模的樣品分析；缺點(diǎn)是要用到酸，儀器非常昂貴。表3-13種消解方法的操作流程比較比較內(nèi)容電熱板消解法微波消解法全自動石墨消解法消解酸種類HCl-HNO3-HF-HClO4HNO3-HF-H2O2HCl-HNO3-HF-HClO4酸用量多較少較多一次性消解樣品個數(shù)20個左右10個60個消解耗時量5h微波程序添加到1.5h，而酸和固定體積約2h，共3.5h4h自動化程度沒有自動化，整個過程需要手工完成。半自動、微波程序和冷卻過程自動完成。酸捕捉和固定容量與電熱板相同。整個過程全自動化，無人值守對工作人員的影響對人體呼吸道有很大危害，酸霧，高溫易燙傷。生產(chǎn)少量酸霧捕集工藝對人民影響不大。有酸霧產(chǎn)生，但對操作人員基本無影響3.23種消解方法的準(zhǔn)確度及精密度比較根據(jù)電加熱板3種消解方法，微波消解石墨自動消解，土壤樣品和50013-19885標(biāo)準(zhǔn)（ess-3）收集和消化分別按上述方法進(jìn)行操作。結(jié)果見表3-2。從表3-2可以看出，微波消解對銅的影響非常好，其次是電熱板消解法，自動石墨消解法是最差的。電熱板消解法對鋅有良好的效果，其次是微波消解法，自動石墨消解法是最差的。表3-23種消解方法的準(zhǔn)確度及精密度比較元素標(biāo)準(zhǔn)值/(μg·g-1)電熱板消解法微波消解法全自動石墨消解法測定值/(μg·g-1)RSD/%測定值/(μg·g-1)RSD/%測定值/(μg·g-1)RSD/%Cu29.4±1.628.5～30.52.528.8～30.72.428.6～29.81.8Zn89.3±4.088.5～92.54.787.5～91.73.286.8～92.84.13.3實(shí)際土壤樣品的測定及加標(biāo)回收率計(jì)算采用3種消解方法對不同類型土壤進(jìn)行分析。平行測定3個樣品，如表3-3所示。從表3-3中，我們可以看到，銅和Zn的測量值是平行的。同時，農(nóng)田土壤加標(biāo)測試，3個平行的補(bǔ)充和加標(biāo)回收率（見表3-3）均與實(shí)際樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣品一致。表3-3實(shí)際土壤樣品測定結(jié)果μg/g樣品消解力法CuZn農(nóng)田土電熱板消解法32.6101微波消解法31.5104全自動石墨消解法32.999.8菜地土電熱板消解法39.4124微波消解法38.2128全自動石墨消解法39.7131林地土電熱板消解法29.773.7微波消解法29.875.2全自動石墨消解法28.872.9表5農(nóng)田上壤樣品加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)元素消解方法加標(biāo)前測定值/μg加標(biāo)量/μg加標(biāo)后測定值/μg回收量/μg回收率/%Cu電熱板消解法16.330.045.128.896.0微波消解法15.730.045.229.598.3全自動石墨消解法16.430.047.330.9103.0Zn電熱板消解法50.530.082.532.0106.7微波消解法52.030.082.930.9103.0全自動石墨消解法49.930.081.631.7105.73.4注意事項(xiàng)（1）電熱板消解過程中，內(nèi)部質(zhì)量控制是非常重要的，需要清潔實(shí)驗(yàn)室，容器和試劑含有微量鋅和去離子水，在實(shí)驗(yàn)之前，先用稀硝酸浸泡所有船舶超過12小時；在加入酸乳膠手套的過程中，將對手霜測定結(jié)果的影響。（2）由于在消化過程中使用氫氟酸，將不會使用稻草、燒杯和表面皿等玻璃制品，否則結(jié)果會受到嚴(yán)重影響。（3）消化后，消化液必須是酸的。否則，將導(dǎo)致低水平的決心。當(dāng)它運(yùn)行酸，它是不允許干燥的蒸汽樣品（接近干燥）。由于鐵和鋁鹽由于脫水很難溶解，所以金屬含量很低。4結(jié)論通過比較電熱板消化法的操作過程和一系列實(shí)驗(yàn)，其設(shè)備簡單，成本低，但耗時長，操作復(fù)雜，產(chǎn)生大量的霧，給操作者帶來危害，如果操作不當(dāng)，容易造成元器件的損失。微波消解法具有準(zhǔn)確度高、精密度高、耗酸量低、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，大大縮短了消化時間。缺點(diǎn)是電熱板加熱使酸熱，可消化池少。它不適用于大量樣品的分析。自動石墨消化可加入酸、加熱溫度、冷卻和上漿步驟。自動化、無人值守，節(jié)省人力，對操作者無害。特別適用于大批量樣品分析。全自動石墨消解是一個控制所有步驟的程序，以避免人工操作不當(dāng)?shù)挠绊?，因此精度和?zhǔn)確性也更好。

參考文獻(xiàn)孟曉霞.關(guān)于采用火焰原子吸收法對土壤中的銅、鉛、鋅的測定[J].黑龍江科技信息,2013(30):36-36.彭菊.火焰原子吸收分光光度法測定土壤中全量銅、鋅、錳[J].農(nóng)技服務(wù),2014,31(7):231-233.劉梅,劉瑩.微波消解—火焰原子吸收法測山藥土壤中的金屬鋅、銅、錳[J].焦作師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2013,29(1):79-81.賴廣平.火焰原子吸收光譜法連續(xù)測定地質(zhì)樣品中的銅、鉛、鋅[J].科學(xué)與財(cái)富,2016(12).鄧鑫,曾凡俊.微波消解——AAS法測量土壤中銅、鋅含量[J].江西化工,2015(4):47-49.梁洪波.原子吸收光譜法測定