银在地壳中的含量很少,但在许多领域中具有重要用途。矿产资源调查项目中,在进行区域地球化学勘查样品分析时,银是必测元素之一。随着工业的迅速发展,生产中产生的废水和固体会引起银质沉着症,影响身体健康。目前水中痕量银的测定方法已有报道,而有关土壤中痕量银的测定方法报道较少。目前实验室检测地质样品中痕量银的方法有分光光度法、发射光谱法、石墨炉原子吸收光谱法、火焰原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法等。消解方法主要有盐酸–硝酸–氢氟酸–高氯酸四酸加热溶解法、微波消解法、王水水浴溶解法等。四酸加热溶解法耗时长,试剂用量大,消解过程中产生大量酸雾影响人体健康;微波消解法需要加入高氯酸加热飞硅,然后赶酸,再加入硝酸溶解残渣,过程繁琐,不适合批量检测;而王水水浴溶解法仅需2h。所用基体改进剂多为铱,钯等稀有金属,成本较高,如果在前处理过程中加入定量硫脲作为介质,会导致溶液中铜离子与硫脲产生沉淀。鉴于土壤中银含量一般小于1μg/g,笔者采用灵敏度较高的石墨炉原子吸收光谱法,以王水溶液水浴溶解样品,以硫脲为基体改进剂,可满足土壤样品中银的测定要求,提高工作效率,降低分析成本,解决了批量测定样品时耗时长,操作繁琐,成本高等问题。
1实验部分
1.1主要仪器与试剂
石墨炉原子吸收光谱仪:M-iCE型,美国热电公司;
电子分析天平:[**]L104型,感量为0.1mg,瑞士梅特勒–托利多仪器有限公司;
具塞比色管:50mL,天津玻璃仪器厂;
水浴锅:8002型,北京永光明医疗仪器厂;
氩气:纯度为99.999%,河南源正科技发展有限公司;
盐酸、硫脲:优级纯,洛阳昊华化学试剂有限公司;硝酸:优级纯,洛阳市化学试剂厂;
硝酸银:色谱纯,天津市天感化工技术开发有限公司;
表层土壤样品:粒径小于0.075mm,经室温干燥后,备用。
实验用水为去离子水。
1.2溶液的配制
银标准储备溶液:1.00mg/mL,称取0.7874g硝酸银溶于水中,加入5mLHNO3,移入500mL棕色容量瓶中,用水定容至标线,摇匀。银标准工作溶液:0.250μg/mL,在棕色容量瓶中,用HNO3溶液(1+99)逐级稀释银标准储备溶液。列银标准工作溶液:分别准确移取银标准工作溶液0.00,0.05,0.10,0.25,0.50,1.00,1.50,2.00mL于8只50mL容量瓶中,用盐酸溶液(1+9)定容至标线,配制成银的质量浓度分别为0,0.25,0.5,1.25,2.5,5.0,7.5,10.0μg/L的系列标准工作溶液。
1.3仪器工作条件
分析谱线:328.1nm;灯电流:7.5m[**];通带:0.5nm;进样体积:20μL;基体改进剂:5μL;载气流量:200mL/min(原子化时停气);干燥温度:90~150℃;灰化温度:780℃;原子化温度:2000℃;除残温度:2400℃;背景扣除:塞曼;信号值:峰高。
1.4实验方法
称取0.5000g土壤样品于50mL比色管中,加入10mL王水溶液(1+1),摇匀,于100℃水浴锅中加热2h(加热1h时再次摇匀),取出冷却。然后用10%的盐酸溶液定容至标线,加塞摇匀,静置澄清。取部分澄清液置于试样杯中,以系列标准工作溶液为校准曲线,在1.3仪器工作条件下,以7%硫脲为基体改进剂,与校准曲线同批测定样品溶液的吸光度。根据吸光度,仪器自动从校准曲线查得样品溶液中的银量。随同样品做空白试验。
2结果与讨论
2.1仪器工作条件的优化
在银的特征波长下,分别对灯电流、通带、气流量、干燥温度、灰化温度、原子化温度、除残温度和对应时间进行试验。结果表明,灯电流为0.75m[**],通带为0.5nm,载气流量为200mL/min时信号值的灵敏度和稳定性好;灰化温度为780℃时信号值高且稳定;原子化温度过低则峰形具有拖尾现象,原子化温度大于2000℃时拖尾现象不明显;除残温度过低记忆效应显著,过高容易损坏石墨管,最终优化结果见1.3。
2.2王水溶液浓度的选择
基于对成本和环保因素考虑,分别考察王水溶液浓度对4种国家标准物质GBW07448,GBW07456,GBW07306,GBW07312测定结果的影响,结果见表1。由表1可知,当王水溶液浓度小于50%时,4种标准物质的测定值均小于推荐值,表明样品分解不完全;当王水溶液浓度大于或等于50%时,测定值满足标准物质的质量要求。王水溶液浓度过大既浪费酸又污染环境,因此选择王水溶液浓度为50%,即(1+1)王水溶液。
2.3硫脲浓度的选择
在稀酸溶液中,硫脲对银的测定结果有明显的增敏作用,当硫脲加入体积不变时,硫脲浓度对测定结果的影响如图1所示。由图1可以看出,随硫脲浓度的增大,吸光度也随之增大,当硫脲浓度达到70g/L时,吸光度最大且趋于稳定,故选择硫脲浓度为70g/L。
2.4溶液酸度的影响
水浴2h后用稀盐酸溶液定容,盐酸溶液浓度对吸光度的影响如图2所示。由图2可以看出,随盐酸溶液浓度的增大,吸光度逐渐增大,当盐酸溶液浓度达到10%时,吸光度最大且趋于稳定。酸度过大,对石墨管损害大且浪费酸,既增加成本又污染环境,因此选择盐酸溶液的浓度为10%。
2.5校准曲线方程及检出限
在1.3仪器工作条件下,对系列银标准工作溶液进行测定,以银的质量浓度(x)为横坐标,以吸光度(y)为纵坐标进行线性回归,计算得校准曲线方程为y=0.13966x2+0.53203x+0.0013,相关系数为0.9999。对11个样品空白进行测定,测定结果依次为0.006,0.008,0.006,0.011,0.005,0.007,0.009,0.010,0.005,0.009,0.007µg/g,以3倍标准偏差作为检出限,计算得方法检出限为0.006µg/g,满足区域地球化学中痕量银的测定要求。
2.6精密度与准确度试验
按1.4实验方法,分别对国家标准物质GBW07448,GBW07456,GBW07306,GBW07312进行处理,在1.3仪器工作条件下连续测定6次,结果见表2。由表2可知,测定值与推荐值基本一致,相对误差为–0.4%~2.3%,测定结果的相对标准偏差为1.01%~3.67%(n=6)。表明该方法准确度高,精密度好,满足测试要求。
3结论
建立了用王水溶液(1+1)水浴溶解样品,以硫脲为基体改进剂,采用石墨炉原子吸收法测定土壤样品中的痕量银。该方法操作简便、快捷,适合批量检测。
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