火焰原子吸收光谱法测定水样中铜离子.pdf

第7卷 第19期 2007年10月167121819(2007)1925039203科 学 技 术 与 工 程Science Technology and EngineeringVol.7No.19Oct.2007 2007Sci.Tech.Engng.化 学火焰原子吸收光谱法测定水样中铜离子赵微微 赵松林 梁华定(台州学院 医药化工学院,临海317000)摘 要 研究了流动注射氧化碳纳米管在线固相吸附预富集火焰原子吸收光度法测定水溶液中痕量铜。对实验条件进行了优化。在pH6.0时,吸附预富集60 s的条件下样品流速为3.2 mLmin-1,然后用流速为2.8 mLmin-1的1.0 molL-1的HCl洗脱,直接送入FAAS进行检测,得到铜的吸收信号的增感因子为17,检出限(3)为0.78gL-1,对5gL-1的Cu标准溶液11次平行测定,精密度(RSD)为3.8%。此法已成功应用于水样的分析。关键词 流动注射 火焰原子吸收 氧化多壁碳纳米管 吸附预富集 Cu中图法分类号 O657.31;文献标识码 B2007年5月30日收到第一作者简介:赵微微,女(1984),化学教育专业本科生。环境水样中痕量铜的检测,一般需预先富集才能满足分析方法的要求1。铜离子富集手段主要有:沉淀和共沉淀、溶剂萃取及固相萃取(Solidphase extraction,SPE)等;相对其他手段而言,SPE具有简单快捷、降低溶剂消耗、富集倍数高等特点,是目前应用最多、最有价值的一种分离预富集的手段。碳纳米管(carbon nanotubes,CNT)是一种新型碳质材料,自从它被发现并能批量生产以来,由于其独特的机械性能、电子性能、化学稳定性等受到人们广泛关注2。特别是CNT具有较大的比表面积和独特的表面性质,使它对环境基体中有机和无机污染物都具有一定的吸附作用。通过氧化改性后还可以提高其吸附性能,显示了碳纳米管具有作为固相萃取吸附剂应用在环境保护中的巨大潜力3。本文以氧化多壁碳纳米管为固相萃取剂,结合流动注射 2 火焰原子吸收光谱系统,在线吸附预富集测定环境水样中痕量铜离子。考察了样品pH值、进样速率、进样时间、洗脱剂种类及流量等因素对铜吸收信号的影响。结果表明,该微型柱对水样中痕量Cu离子能进行有效富集,明显增加了原子吸收光谱测量的灵敏度。该方法也成功用于环境水样中痕量铜的测定。1 实验部分1.1 仪器与试剂TAS986原子吸收分光光度计(北京普析通用仪器有限公司),其操作参数为:检测波长224.8nm,光谱带宽0.4 nm。乙炔流速1.9 Lmin-1,空气压力0.25 MPa;铜元素空心阴极灯(北京曙光明电子光源有限公司),灯电流3.0 mA,采用峰高定量。FI A3100型流动注射仪(北京万拓仪器有限公司);聚四氟乙烯固相萃取微型柱(MC,实验室自制,长为2 cm,直径为0.3 cm)。SZ93自动双重纯水蒸馏器(上海亚荣生化仪器厂)。除特别说明外,其他所用试剂均为分析纯。碳纳米管(CNT,直径2040 nm,长12m)购自深圳纳米港有限公司。1000 mgL-1的铜标准溶液用光谱纯铜粉按标准方法配制,逐级稀释为标准工作溶液,用时现配。NH4Ac2HAc、NH4Cl2NH3系列缓冲溶液按照文献方法配制4。测定的水样取自本地,过滤取除泥沙,加少量缓冲溶液调节至所需pH值,忽略体积变化。实验使用的是二次蒸馏水(DDW)。1.2 实验方法11211 碳纳米管的处理与微型柱的填装碳纳米管在使用前经加热和浓硝酸回流5 h处理(以去除碳纳米管表面的催化剂小颗粒和杂质碳,增加CNT的亲水性及对铜离子的吸附性能),然后用大量二次去离子水清洗至中性,干燥后备用。称取15 mg经氧化处理的CNT,装入MC,两端采用玻璃棉封口,然后将制备好的微型柱安装到流动注射系统中,按顺序用酸、DDW冲洗至流出液为中性。112.2 操作步骤典型的操作包括进样和洗脱两个步骤。进样阶段:持续时间为60 s,注射泵使一定量浓度的试液流经碳纳米管微型柱,试液中金属离子被CNT吸附富集。洗脱阶段:持续时间为15 s,以一定浓度的酸溶液通过微柱,将被吸附得离子进行定量洗脱并送入原子吸收光谱仪进行检测,以峰高定量。2 结果与讨论2.1 试样溶液的酸度影响pH值是在线固相萃取的重要影响因素之一,用不同酸度的缓冲溶液分别配成铜离子浓度为40gL-1,pH为0.0、1.0、2.7、3.4、4.7、5.5、6.0、7.4、8.2及9.3等系列溶液。按112.2中步骤进行富集、洗脱,洗脱液用FAAS在线测定。结果表明:当试样溶液为pH5.5-7.0时,测得吸光度最大,且重现性好。因此,后继实验中将待测样品设为pH6.0。2.2 进样时间的影响对pH6.0、Cu离子浓度为40gL-1的试液,当泵速设定为60 rmin-1时,在(0-90)s内,Cu吸收信号随着进样时间延长呈线性增加。其线性回归方程为:A=1.6810-4+2.0210-3t(A为吸光度,t为进样时间,单位为min,相关系数为:0.999 5),线性关系良好,这说明填充柱具有一定的吸附容量和稳定性。在进样时间为90 s时,Cu吸光度可达0.182,是直接进样信号强度的23倍;可以预见,随着进样时间的增加吸收信号还会增加。但是,考虑到采样速率因素,在保证灵敏度条件下,我们选择进样时间为60 s,包括微型柱的间隙清洗恢复时间15 s,采样速率为48次 小时-1。2.3 进样速率对富集的影响通过调节泵转速来改变进样速率,考察进样速率对富集效果的影响。当流速为2.1 mLmin-1时,所得Cu信号吸光度只有0.051;进样速率增大,Cu吸收信号加强。当流速为3.2 mLmin-1时,Cu吸光度为0.143。进样速率继续增大,虽然Cu信号加强,但是,柱前压也增加易造成流动注射系统漏液,仪器的稳定性也会降低,且样品消耗量也增加。所以本实验采用的进样速率为3.2 mLmin-1。2.4 酸浓度对洗脱效果的影响初步实验中,我们采用了相同浓度的盐酸、硫酸和硝酸作为洗脱剂,对照实验结果发现,洗脱效果大小顺序为:硝酸盐酸硫酸,而硝酸具有强氧化性,因此实验采用非氧化性的盐酸为洗脱液。当HCl浓度为0.5 molL-1时,Cu吸光度为0.125。随着洗脱液中HCl浓度增加,Cu信号逐渐加强,当硝酸浓度大于1.0 molL-1时,Cu吸收信号达到最大值,吸光度为0.143。继续增加硝酸浓度,Cu信号保持不变,这说明在洗脱时间为15 s内,选定流速为2.8 mLmin-1时,1.0 molL-1足够定量洗脱被吸附的Cu离子。2.5 干扰离子在40gL-1的Cu溶液中添加不同浓度的K(),Na(),Mg(),Ca(),Co(),Fe(),Cd(),Mn()等八种常见金属离子,在选定条件下测定。结果显示100倍的碱金属离子K(),Na()碱土金属离子;50倍的Mg(),Ca();10倍Co(),Fe(),Cd(),Mn()等基本不干扰测定。2.6 标准曲线及分析特征分别移取一定量的Cu工作液于50 mL容量瓶0405科 学 技 术 与 工 程7卷中,配制成0,8,16,32,64和96gL-1的标准系列。在选定的仪器和流路参数下测定吸光度,绘制工作曲线。曲线说明在(096)gL-1范围内样品浓度与吸光度线性关系良好,数据线性回归方程为:A=2.6410-4+1.3610-2C(A为吸光度峰高值,单位为 gL-1,C为浓度),相关系数为01999 8,检测限(3)为0.78gL-1。对5gL-1的Cu标准溶液11次平行测定,精密度(RSD)为318%。Cu吸附富集后检测的吸收信号与富集前的吸收信号相比增感了17倍。2.7 水样分析取一定量山水样,用少量缓冲溶液调节为酸性值pH610,按照选定条件,测得水样中Cu浓度为413gL-1,添加210gL-1铜离子标准液,测得添加回收率为分别为102%和98%。参 考 文 献1Fang Z.Flow injection separation and preconcentration,W iley,Chi2chester,19932 姜靖雯,彭 峰.碳纳米管应用研究现状与进展,材料科学与工程学报.2003(3);21:4644683 周庆祥,肖军平,汪卫东,等.碳纳米管应用研究进展.化工进展,2006;(7)25:7507544 华中师范大学,山西师范大学,北京师范大学等编.分析化学实验(第三版).北京:高等教育出版社,2000Determ ined Copper in Aqueous Solution by FlameAtom ic Absorption SpectrometryZHAO Wei2wei,ZHAO Song2lin,L I ANG Hua2ding(School of Phar maceutical and Chemical Engineering,Tizhou University,Linhai 317000,P.R.China)AbstractOxidizedMulti2walled carbon nanotubes(CNTs)packed microlumn for flow injection(FI)on2linesorption preconcentration coupled with flame atomic absorption spectrometry(FAAS)for the determination tracecopper in Aqueous Solution has been investigated1The effect of sample pH value,loading rate,loading time andthe elution concentration and flowing rateetcon the absorbance of copperwas optimized1W ith a sorption precon2centration ti me of 60 s at a sample loading flow rate of 312 mLmin-1,the enhancement factorwas 17 at a samplethroughput of 48 h-11The detection limit(3)was 01781The precision(RSD)for 11 replicated measurementswas 318%at the 5(gL-1Cu level1The developed method was successfully applied to the determination of traceCu in aqueous solution1 Key wordsFI2FAASoxidizedMWCNTon2linesorption preconcentrationCu()140519期赵微微,等:火焰原子吸收光谱法测定水样中铜离子