(常州出入境检验检疫局,江苏常州213017)
摘要：通过对重金属铅、镉、铬石墨炉原子吸收分析中存在的光谱干扰和化学干扰进行研究分析。通过优化实验条件以及选择合适的基体改进剂,有效消除了干扰,提高了分析准确度及检测灵敏度。
关键词：油漆、涂料铅、镉、铬原子吸收光谱干扰消除
油漆及涂料都是日常生活中常见的工业品,它们在给人们生活带来舒适、便利的同时也带来了环境污染,其中含有的重金属铅、镉、铬等就是污染之一,铅、镉污染也是目前世界上重金属污染中面积最广、危害最大的重金属污染[1]。我国国家标准GB18582-2008[2]中提供了油漆、涂料中重金属铅、镉、铬的检测方法,但未提供详细的检测参数及干扰消除方法,导致实验操作误差较大。检测参数及干扰的消除方法如果控制不当,可能对实验结果的准确性产生严重的影响。本文拟重点研究油漆、涂料的重金属铅、镉、铬测定中,原子吸收分析方法的干扰及消除,以提高检测的准确度。
1·原子吸收分析中的干扰因素
铅、镉、铬原子吸收分析中的干扰有很多,按其性质和发生的原因大致可分为四类:光谱干扰、物理干扰、化学干扰和电离干扰,对检测结果产生较大影响的主要是光谱干扰和化学干扰[3,4]。为了得到正确的分析结果,了解干扰的来源并予以消除是非常重要的。本文通过对光谱干扰和化学干扰进行对比研究分析,以找到减小和消除这些干扰的方法。
2·实验部分
2.1仪器及试剂
SPEctrAA220原子吸收光谱仪美国瓦里安公司。
试剂:HCl、HNO3等均为市售优级纯。标准溶液由基准试剂配制。超纯水由DiamondTII超纯水器(美国赛默飞世尔科技实验室产品)。
仪器参数:波长选择、光谱通带(狭缝宽度)、阶梯升温条件(石墨炉)等。
2.2试验
2.2.1谱线干扰
谱线干扰是指在光谱通带内有数条或多条发射线,而且均参与吸收,这种情况常见于多谱线元素如Co、Ni、Cd、Pb、Cr等[5]。下表为从文献中查得的Co、Ni、Cd、Pb、Cr的多条谱线。
表1
从表1中可知,若检测狭缝过宽时,波长相近的几条发射线就有可能同时参与吸收,由于这些次共振谱线的吸收系数小于主共振线,因此,将导致灵敏度下降,工作曲线弯曲。
图1
如图1所示,不同狭缝宽度下Pb标准工作曲线。在不同的狭缝宽度1.8、1.2、0.8和0.6nm条件下检测Pb的同一组标准曲线,比较测得的标准曲线的在狭缝宽度0.8nm处的标准曲线的相关性最好,对消除多重谱线的干扰效果最佳。
2.2.2本底对测定的干扰消除研究
石墨炉原子吸收测定易挥发重金属元素的干扰主要来自灰化损失及背景吸收干扰两个方面。灰化温度高,易导致分析元素的损失;灰化温度低,基本烧不尽,造成在石墨炉内产生分析元素原子与基体成分的时间重叠,导致出现基线抬高、灵敏度变差等现象。适宜的基体改进剂可以改善基体性能,使基体转化为易挥发的形态,以利于在灰化阶段驱尽,并改善被测元素性能,使之转化为更稳定或更易挥发的化学形态,通过改变灰化和原子化温度,以达到消除基本干扰的目的。从图2可以看出,加入基体改进剂(NH)PO后,能够显著的消除干扰。
图2
经过多次试验,测定Cd、Pb和Cr上分别选择了合适的灰化温度、原子化温度及基体改进剂测定Cd、Pb、Cr,具体见表2:
表2
2.2.3共存金属离子对测定的干扰
试液中共存的其他重金属元素对测定的干扰也是影响分析准确度的因素之一,在浓度为20μg/mL的Cd、Pb、Cr标准溶液中,分别加入不同浓度的共存离子,测定其回收率,当相对误差≤5%时,认为基本没有干扰。试验结果表明,测定Cd、Pb、Cr时,除待测元素外其余两种元素在100倍之内不影响测定,以下共存离子在一定浓度范围内不干扰测定(以待测元素的倍数计):Mg2+、Ca2+、5000,Ni2+、1000,Ti4+、300,Mn2+、800,Na+、Al3+、Fe3+、Cu2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+、300。
2.2.4回收率试验
最终选定的优化测定条件见表2,在该条件下测定了工作曲线并进行了加标回收试验,结果令人满意,实验结果见表3。
表3
3·分析与讨论
从图1可以看出,当检测狭缝宽度较大时,工作曲线严重弯曲,灵敏度下降;而当狭缝变小时,斜率增大,工作曲线的拟合度也变得更好。因此,通过适当的减小检测狭缝宽度可以改善或消除多重线的干扰,经试验,狭缝宽度以0.8nm较为合适。另外,也可以选择合适的次共振线作为分析线也消除谱线干扰。
图2表明加入适宜的基体改进剂的确可以显著的降低或消除本底干扰、降低灰化损失,提高测试的灵敏度。由表2可见,经反复试验,我们对铅、镉、铬分别确定了不同的灰化温度、原子化温度和基体改进剂,通过回收率试验(表3)可以看到,检测结果较为满意。
共存离子的干扰试验结果显示溶液中高浓度的Mg2+、Ca2+对铅、铬、镉的测定基本没有干扰(5000倍内);较高浓度的Ni2+、Mn2+对测定的干扰也较小(1000倍内),但溶液中Ti4+、Na+、Al3+、Fe3+、Cu2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+浓度过高,会对测试产生一定干扰(300倍内)。所以用本法测定油漆、涂料中Cd、Pb、Cr时,共存元素基本不干扰。
原子吸收分析中影响因素较多,本文通过对光谱干扰及化学干扰对测试所造成的影响研究,通过适当的减小检测狭缝宽度可以改善或消除多重线的干扰,经试验,狭缝宽度以0.8nm较为合适。另外,也可以选择合适的次共振线作为分析线也消除谱线干扰。
对镉、铅、铬分别选取了不同的波长、灰化温度、原子化温度等仪器操作参数,并确定Pd(NO3)2、(NH4)2HPO4、Mg(NO3)2作为镉、铅、铬的基体改进剂,从而大大降低了由光谱和化学干扰带来的影响,提高了分析结果的准确性和检测灵敏度。研究表明,采用本法测定油漆、涂料中Cd、Pb、Cr时,共存元素基本不干扰。
参考文献
[1]廖柏寒.重金属的污染及其治理[M].湖南;地质出版社2004.1~12
[2]GB18582-2008室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量[S]。
[3]阎吉昌.环境分析[M].北京:化学化工出版社,2002.327~389
[4]周建成,刘芳等.食品中铅镉原子吸收分析中的干扰及消除[J].湖南农业科学,2009,(6):99~100
[5]李述信.原子吸收光谱分析中的干扰及消除方法[M].北京:北京大学出版社,1987.1~117
