1、【分析研究】基于间接火焰原子分光光度法测定黄河水体中重金属铝的方法优化研究杨磊，马丽萍(黄河水利委员会 宁蒙水文水资源局，内蒙古 包头 014030)摘要 黄河水体中金属铝的测定常选用间接火焰原子吸收法。在测定过程中，受水体、实验室环境、仪器、化学试剂等因素影响，对水体中金属铝的测定产生检测误差。文章根据本实验室检测环境对间接火焰原子吸收法进行测定条件的优化，使测定的精密度、重复满足检测要求，以期达到更加精确检测黄河水体中金属铝的目的。关键词 黄河水体;间接火焰原子分光光度法;铝;优化中图分类号:X832文章标识码:B文章编号:1009 0088(2022)12 0010 031方法优化的意义
2、当铝含量达到一定浓度时，会对水体的自净能力产生影响。对于黄河水体而言，由于黄河沿岸存在产生铝离子的工矿企业，而大多数沿黄城市都以黄河水作为饮用水水源，因此，测定黄河水体中铝离子含量有很重要的社会意义，检测的精密度极其重要。2仪器设备及化学试剂2 1主要仪器和设备ICE 3500 原子吸收分光光度计(赛默飞)、BSA224S CW型电子天平(范围 0 001 mg 220 mg，准确度 0 000 1 mg，赛多利斯)、S475 UMix 多参数测试仪(梅特勒)。2 2主要化学试剂乙二胺盐酸缓冲溶液、乙酸 乙酸钠缓冲溶液、Cu()EDTA 溶液。3优化方案及优化过程3 1优化方案(1)通过调节水
3、体 pH、三氯甲烷替代四氯乙烯作为萃取剂、不同加热温度、调节灯电流、燃烧头高度、燃气流量、光谱带宽、负高压值。(2)用优化后的测试条件对校准曲线、空白、质控样以及水样进行测定，确定方法优化后是否能够满足测定水中金属铝的精密度和重复性。3 2优化过程3 2 1酸度的优化使水样 pH 在 1 0 6 0 变化。分别加入足量的 PAN 溶液，用 30 ugAI3+与 Cu()EDTA 发生的交换反应，用三氯甲烷萃取，测定待测水样的余铜含量。图 1调节 pH 吸光度变化检测结果显示，当待测水样 pH 范围在 3 8 6 0 时，吸光度呈水平趋势。说明，AI3+与 Cu()EDTA 的交换反应的pH 在
4、 3 5 6 0 最佳。结合实际测定情况，确定缓冲溶液酸度，选择中间值 pH=4 5为宜。3 2 2萃取剂的优化用空白作为零点，用三氯甲烷、四氯乙烯分别对质控样、水样进行检测，比对萃取时间、萃取效率。图 2萃取剂线性实验01内蒙古水利2022 年第 12 期(总第 244 期)结果表明，三氯甲烷的萃取时间较四氯化碳更短，萃取效率较四氯化碳更高。从线性关系上，三氯甲烷的线性较四氯化碳更好。由于四氯化碳对人体的毒性较三氯甲烷更高，因此，选择三氯甲烷作为萃取剂更具优势。3 2 3加热温度的优化以空白为测定不同加热温度检验铜吸光度情况，以确定检测水中铝最佳加热温度。图 3加热温度吸光度变化通过以空白为
5、例的检测实验可以发现，当加热温度在85时，铜吸光度最低。说明，铝离子含量最少，AI3+与 Cu()EDTA 溶液的交换反应最充分，因此，加热温度在 85为宜。3 2 4仪器参数的优化以空白调零，调节原子吸收分光光度计的燃烧头高度、燃气流量、铜元素空心阴极灯光谱带宽、铜元素空心阴极灯电流，测定对铝标准溶液的吸光度情况。测定不同燃烧头高度、燃气流量、光谱带宽条件下，浓度为 0 409 mg/L 的质控样，测定不同燃烧头高度、燃气流量、光谱带宽铜空心阴极灯吸光度。图 4不同燃烧头高度吸光度变化图 5不同燃气流量吸光度变化图 6不同光谱带宽吸光度变化实验表明，当燃烧头高度为 4 5 nm、燃烧气流量为
6、 2 800mL/min、光谱带宽为 2 0 nm 时，铜空心阴极灯吸光度较为稳定，为测定水样铜含量最佳条件。调整空心阴极灯电流使满度达到 100%，分别测定 1 0 mg/L 标准溶液(高浓度)、0 1mg/L标准溶液(低浓度)和空白的吸光度，观察电流信噪情况及稳定性。图 7不同灯电流测定情况实验表明，当使铜元素空心阴极灯电流满度达到100%、灯电流大于 2 0 mA 后，吸光度趋于稳定。因此，检测水样铝离子含量灯电流设置为 2 0 mA 为宜。调整灯电流，观察 100%能量满度的负高压值及吸光度值变化情况，找到不同浓度标准溶液和空白的标准偏差最低、信噪比最低和最佳稳定性的灯电流值。图 8负
7、高压值与灯电流 吸光度关系实验表明，随着灯电流的不断升高，100%能量满度的负高压值随之降低，吸光度值也随之降低，升高至 2 0 mA 时，标准偏差最低，信噪比最低，稳定性最佳。考虑本实验室检测实际，选取灯流量为 2 0 mA、负高压值 390 5 V 为宜。11基于间接火焰原子分光光度法测定黄河水体中重金属铝的方法优化研究杨磊等3 3优化验证3 3 1校准曲线用实验条件进行优化后，对原方法和方法优化进行校准曲线的绘制，比对原方法与方法优化后精密度情况。图 9原方法校准曲线图 10方法优化后校准曲线表 1原方法与方法优化系列对比取样体积00 20 51 02 03 04 05 0原方法方法优化
8、吸光度0 0000 0300 0700 128 0 2470 3650 485 0 630线性方程Y=0 1227X+0 0030 值2=0 9991吸光度0 0000 0190 0410 086 0 1590 2340 312 0 394线性方程Y=0 0778X+0 0029 值2=0 9997通过绘制的校准曲线可以看出，方法优化后的校准曲线较原方法更好，线性良好。3 3 2样品的测定与应用对空白、质控样、水样、回收率进行测定，计算其平均值、标准偏差、相对偏差，确定方法的优化是否满足水体检测的精密度和准确度的要求。表 2空白精密度数据序号123456测定值(mg/L)平均值 Xi(mg/L
9、)标准偏差 Si(mg/L)相对偏差(%)原方法0 0040 0030 0030 0030 0040 004方法优化0 0000 0000 0000 0000 0000 000原方法0 004方法优化0 000原方法0 000 5方法优化0原方法12 5方法优化0表 3质控样精密度数据质控样205016123456测定值(mg/L)平均值 Xi(mg/L)标准偏差 Si(mg/L)相对偏差(%)原方法0 4840 4840 4830 4840 4810 483方法优化0 4870 4870 4860 4850 4850 487原方法0 483方法优化0 486原方法0 001 2方法优化0 0
10、01 0原方法0 2方法优化0 2表 4质控样精密度数据质控样205017123456测定值(mg/L)平均值 Xi(mg/L)标准偏差 Si(mg/L)相对偏差(%)原方法0 4070 4070 4060 4060 4060 407方法优化0 4100 4090 4090 4090 4090 409原方法0 406方法优化0 409原方法0 000 5方法优化0 000 4原方法0 1方法优化0 1表 5水样精密度数据水样 1123456测定值(mg/L)平均值 Xi(mg/L)标准偏差 Si(mg/L)相对偏差(%)原方法0 0320 0340 0330 0340 0330 032方法优化
11、0 0340 0340 0330 0340 0340 034原方法0 033方法优化0 034原方法0 000 9方法优化0 000 4原方法2 7方法优化1 2表 6水样精密度数据水样 2123456测定值(mg/L)平均值 Xi(mg/L)标准偏差 Si(mg/L)相对偏差(%)原方法0 0270 0260 0250 0260 0250 026方法优化0 0270 0270 0280 0270 0270 027原方法0 026方法优化0 027原方法0 000 8方法优化0 000 4原方法3 1方法优化1 5表 7水样精密度数据水样 3123456测定值(mg/L)平均值 Xi(mg/L
12、)标准偏差 Si(mg/L)相对偏差(%)原方法0 3190 3160 3140 3150 3180 314方法优化0 3180 3180 3160 3170 3160 316原方法0 316方法优化0 317原方法0 002 1方法优化0 001 0原方法0 7方法优化0 321内蒙古水利2022 年第 12 期(总第 244 期)【分析研究】响应曲面法优化离子色谱仪测定水中阳离子工作条件马丽萍，杨磊(黄河水利委员会 宁蒙水文水资源局，内蒙古 包头 014030)摘要 利用响应曲面法优化离子色谱仪检测水中阳离子的色谱条件。以分离度()和分离时间(t)为目标因子，采样 design exper
13、t 软件试验设计探讨淋洗液浓度、流速、柱温对 和 t 的影响程度。关键词 响应曲面法;离子色谱仪;优化中图分类号:X832文章标识码:B文章编号:1009 0088(2022)12 0013 030前言离子色谱仪因其拥有灵敏度高、准确度高、检测速度快、可同步检测多种离子等优势，应用于各个领域。因离子色谱仪的色谱分离条件受多种因素影响，为进一步提高离子色谱水中阳离子的检测能力，本研究选择了分离度 和分离时间 t 作为衡量色谱条件是否最优，利用响应曲面法对色谱条件进行优化。经拟合方程进行回归建模，优化得出离子色谱仪测定水中阳离子最佳的工作条件。1材料与方法1 1仪器设备离子色谱仪(ICS 1100
14、 型，美国戴安公司)、电导检测器(CSS 300 4mm)、色 谱 柱(IonPac CS12A 分 离 柱，IonPacCG12A 保护柱，美国赛默飞世尔科技有限公司)、电子天平(AL204 型，准确度 0 0001 mg)。1 2试剂甲磺酸(又名甲基磺酸，MSA，99%，美国赛默飞世尔科技有限公司)，K、Na、Ga、Mg、NH3 N 标准溶液(浓度 500 mg/L，购置于国家环境保护部标准样品研究所)，K、Na、Ga、Mg 混合标准物质(GSB 0731852014)购置于国家环境保护部标准样品研究所;NH3 N 标准物质(BW085514)购置于水利部水环境监测评价研究中心，试验用超纯
15、水由超纯水机现场制备。1 3试验方法1 3 1标准溶液浓度配置把 5种阳离子的混合标准储备液进行稀释配置成系列混表 8回收率测定数据加标量(mL)0 100 501 002 003 00测定值(mg/L)加标回收率(%)原方法19 7322 3124 8328 2831 03方法优化19 8622 3824 9827 7830 03原方法78 889 199 2113124方法优化79 389 499 8111120表 9回收率测定数据加标量(mL)0 100 501 002 003 00测定值(mg/L)加标回收率(%)原方法19 5521 1524 6028 0330 03方法优化19 7
16、821 7524 9527 5330 53原方法78 184 598 3112120方法优化79 086 999 7110122表 10回收率测定数据加标量(mL)0 100 501 002 003 00测定值(mg/L)加标回收率(%)原方法19 6221 0925 2229 5730 57方法优化20 0922 3925 2728 3230 32原方法77 283 199 6117121方法优化79 188 399 8112120对空白、质控样、水样精密度数据测定可以看出，方法优化后的 STD、SD 均比方法优化前更小，质控样的优化后测定更为精确，高、低浓度水样的测定方法优化后比较稳定，回收率方法优化后更接近 100%。4结论对间接火焰原子吸收法水样酸度的调节、萃取剂的变更、加热温度的调节、仪器参数的重新设定等实验条件的优化在待测水样的精密度、准确度、重复性、线性关系等方面均满足检测要求。因此，该优化方案可应用于本实验室测定黄河水体中金属铝的检测工作。参考文献 1 陈唐勇 生化仪检测系统精密度的评估方法与结果分析 J 实验与检验医学，2009，5，461 462 2 巢文军，段雪梅
