火焰型原子吸收光谱仪测定电镀废水中的微量铝

2021-07-03 06:49:11, 上海光谱上海光谱仪器有限公司

铝 Aluminium

铝是自然界的常量元素，金属铝及其合金也是当前用途十分广泛的、最经济适用的材料之一，在我们的日常生活中随处可见。

由于铝的盐类不易被人的肠壁吸收，所以在人体内含量不高。虽然铝的毒性不大，甚至过去曾一度被列为无毒的微量元素，但后来经研究表明，过量摄入铝能干扰磷的代谢，同时对胃蛋白酶的活性有抑制作用，且对中枢神经有不良影响。因此为了保障我们的健康，WHO和我国对饮用水中铝的含量最大限值均设置为0.2mg/L。

天然水中铝的含量变化幅度较大，一般为每升几毫克，而在冶金工业、石油加工、纺织等工业排放废水中铝含量较高，尤其是废水中含有的氯化铝、硝酸铝、乙酸铝毒性较大。另外当铝含量不高时可促进农作物生长，当大量铝化合物随污水进入水体时，也会使水体自净化作用减慢。

常规水中铝的测定方法，饮用水的标准规定方法为：分光光度法和石墨炉原子吸收光谱法。依据GB 21900-2008 《电镀污染物排放标准》中的要求，电镀企业排放废水中铝的测定方法有二种，一是间接火焰原子吸收法，二是ICP法，本文采用的就是前者。

方法原理

在pH 4.0~5.0的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中及在1-（2-吡啶偶氮）-2-萘酚（PAN）存在的条件下，Al³⁺与Cu(II)-EDTA发生定量交换，反应式如下：

Cu(II)-EDTA + PAN + Al³⁺ → Cu(II)-PAN + Al(III)-EDTA

生成的Cu(II)-PAN可被氯仿萃取，用空气-乙炔火焰测定水相中剩余的铜，从而间接测定铝的含量。

仪器及试剂

仪器

● SP-3803AA原子吸收分光光度计（上海光谱仪器有限公司生产）

● Cu空心阴极灯一只

● 恒温水浴锅

试剂

● 铝标准贮备液：可选市售的有证标准溶液，浓度为1000μg/mL

● 铝标准使用液：浓度为10.0μg/mL，取1.00mL 铝标准贮备液至100mL容量瓶中，加1%硝酸溶液，定容，摇匀。

● EDTA溶液（C= 0.01mol/L )：称取0.372克EDTA，溶于100mL水中，使用时稀释10倍。

● 铜溶液 (0.1mg/mL)：可用市售有证铜标准溶液配制。

● 1-（2-吡啶偶氮）-2-萘酚（PAN）:0.1%乙醇溶液

● 氨水溶液（1+9）：10mL氨水溶于90mL水中

● 95%乙醇：分析纯

● 乙酸-乙酸钠缓冲溶液，pH4.5 : 称取乙酸钠（CH3COONa ·3H2O）32g，溶于适量水中，加入冰乙酸24mL，稀释至500mL，用pH计加以校准。

● 三氯甲烷，分析纯

● 0.1%百里香酚蓝的20%乙醇溶液

● 2%硼酸溶液

● 5%抗坏血酸溶液（临用时现配）

● Cu(II)-EDTA溶液：吸取0.001mol/L EDTA溶液50mL于250mL锥形瓶中，加入乙酸-乙酸钠缓冲溶液（pH4.5）5mL，PAN乙醇溶液5滴，加热至60~70℃，用0.1mg/mL铜溶液滴定（¬滴定过程中应始终保持60~70℃ ），颜色由黄变无色，再变紫红色，过量三滴，待溶液冷却至室温，用20mL三氯甲烷萃取，弃去有机相。水相即为Cu(II)-EDTA溶液，备用。

仪器参数

● 灯电流：2mA

● 测试波长：324.8nm

● 光谱带宽：0.4nm

●火焰参数：贫燃型，乙炔流量：1300mL/min；空气使用压力：0.24MPa

样品制备

样品的预处理

取水样100mL于250mL烧杯中，加入5.0mL硝酸，置于电热板上消解，待溶液约剩10mL时，加入2%硼酸溶液5mL，继续消解，蒸至近干。取下稍冷，加入5%抗坏血酸10mL，转到100mL容量瓶中，用水定容。

试液的制备

准确转移试样20mL（使其中含铝小于50微克）于50mL比色管中，加入1~2滴百里香酚蓝指示剂，用（1+9）氨水调至刚刚变黄，然后依次加入pH4.5的乙酸-乙酸钠缓冲溶液5mL，95%乙醇6mL，0.1%PAN溶液2mL，摇匀。准确加入Cu(II)-EDTA溶液5.00mL，用水定容至刻度，摇匀。在约80℃水浴中加热10-15分钟，冷却至室温，用10mL三氯甲烷萃取1min，静置分层（¬静置时间，不宜低于60分钟），水相待测。

试样分析

标准曲线的制作

于7支50mL比色管中，分别加入铝标准使用液0.0、0.50、1.0、2.0、3.0、4.0mL，以下操作同试液的制备（步骤5.2）。按仪器测定条件测其吸光度，并依据铜的吸光度-铝的量（μg）绘制标准曲线。

标准曲线及数据如下：

图一、铜的吸光度-铝的量（μg）的线性关系

图二、标准曲线测定数据

样品分析

按仪器使用说明书调节仪器至最佳工作状态，测定实际水样中（水相）中铜的吸光度。并做加标回收实验，结果如下：

表一、某水样分析结果

样品名称	元素	测试结果（μg）	加标量（μg）	总量（μg）	回收率	精密度
废水样品	铝	6.2	-	6.2	-	0.8%
废水加标	铝	26.04	20.0	26.04	99.2%	0.5