石墨炉原子吸收法测定水中镉的实验研究

石墨炉原子吸收法测定水中镉的实验研究

陈海峰

阳江市环境监测站广东阳江529500

摘要：石墨炉原子吸收法以其灵敏度高、测试速度快等优势，广泛应用于环境中镉元素的测定中。文章对石墨炉原子吸收法测定水中镉的实验研究展开了探讨，就参数选择问题进行了论述，旨在提高测定结果的精密度，准确度，可为其他类似测定及品质评价等工作提供参考。

关键词：石墨炉原子吸收法；水环境；镉元素测定；实验分析

有害金属元素是对环境质量影响极大的物质，国家标准中对其有严格的规定。镉作为一种稀有的重金属元素，微量广泛地分布在环境中，在水体中含量一般为0.01～3ug/l，是环境污染元素之一，可以对生物体造成极大危害。因此，建立准确、灵敏的痕量镉的测定方法是十分重要的。目前，水体中镉的检测多采用原子吸收法，其中石墨炉法具有很高的检测灵敏度。其中，在石墨炉分析中，石墨炉的操作参数及其选择在整个分析中起着极为重要的作用。

1孤立变数法选择

应用孤立变数法选择测定参数时，每次只改变1个参数，固定其他参数，进行条件对比试验。

1.1灯电流的选择

分别就灯电流2、3、4mA进行了实验。实验结果如图1所示。从图1可见，灯电流为2mA时，灵敏度最高，总的趋势灯电流增加灵敏度下降。电流2～3mA灵敏度下降幅度不如3～4mA大。因此灯电流选择2～3mA为宜。

图1灯电流选择

波长228.8nm；狭缝0.2mm；载气流量，内0.5L/min，外1.0L/min，干燥10μA，30s；灰化20μA，30s；原子化70μA，3s，2μg/LCd进样20μL。

1.2干燥电流和干燥时间的选择

由于仪器没有温度指示，只能选择不同的电流。干燥温度一般是选择比溶剂沸点略高。对于水溶液样品，一般干燥温度为100～130℃。根据经验，干燥电流通常选10μA为宜。

干燥时间应视样品溶液的体积和干燥温度而定。进样体积20μL，干燥时间条件试验结果如图2所示。可见，干燥时间在30¯60s对吸光度几乎没有什么影响，选择30¯60s均可。

波长228.8nm；狭缝0.2mm；灯电流2mA；载气流量，内0.5L/min，外1.0L/min，干燥10μA；灰化20μA，30s；原子化70μA，3s，2μg/LCd进样20μL。

图2干燥时间选择

1.3灰化电流和灰化时间的选择

对不同的灰化电流20、35、40μA，进行了试验，试验结果见图3。

波长228.8nm；狭缝0.2mm；灯电流2mA；载气流量，内0.5L/min，外1.0L/min；干燥10μA，30s；灰化30μA；原子化60μA，3s；2μg/LCd进样20μL。

图3灰化电流选择

结果表明，当灰化电流大于30μA后，灰化损失明显增大，吸光度急剧下降，灰化电流选择在20～30μA为宜。20μA最佳，但不同的基体灰化电流应稍有不同。灰化时间选择试验结果见图4，随灰化时间的延长，吸光度呈下降趋势，灰化时间以30s为佳。

波长228.8nm；狭缝0.2mm；灯电流2mA；载气流量，内0.5L/min，外1.0L/min；干燥10μA，30s；灰化20μA；原子化70μA，3s，2μg/LCd进样20μL。

图4灰化时间选择

1.4原子化电流和温度的选择

在灰化电流20μA和30μA进行了2组改变原子化电流的试验。实验结果见图5。从图5可见，原子化温度对于测定灵敏度的影响是很大的，具有一最佳原子化温度，能得到最佳灵敏度。当灰化电流为20μA时，原子化电流为60μA出现吸光度最大值，而当灰化电流为30μA时，原子化电流50μA出现吸光度最大值。试验表明原子化电流最好选择在50～70μA，原子化电流为80μA时，出现双峰。

波长228.8nm；狭缝0.2mm；灯电流2mA；载气流量，内0.5L/min，外1.0L/min；干燥10μA，30s；灰化20μA（Ⅰ），30μA（Ⅱ），30s，原子化3s；2μg/LCd进样20μL。

图5原子化电流选择

原子化时间选择见图6。如图6所示，原子化时间3s能得到较高的灵敏度。且对于延长石墨管的使用寿命有利。原子化时间为5s时，有双峰出现。这可能是由于加热时间长，温度高，石墨炉残存的记忆物质再次原子化所致。

波长228.8nm；狭缝0.2mm；灯电流2mA；载气流量，内0.5L/min，外1.0L/min；干燥10μA，30s；灰化20μA，30s；原子化60μA，2μg/LCd进样20μL。

图6原子化时间选择

由于气路流量难以控制，故未作条件试验，根据经验，载气流量，内气路选0.5L/min，外气路1.0L/min为宜。狭缝宽度选0.2mm。综上所述，用孤立变数法选择测定Cd的最佳参数是：灯电流2mA，干燥电流10μA，时间30s，灰化电流20μA，时间30s，原子化电流60μA，时间3s；载气流量，内气路0.5L/min，外气路1.0L/min，狭缝宽度选0.2mm，波长2288A0。

2正交法选择

在孤立变数法选择的基础上，又选择有关参数进行了正交试验，先选5个因数，每个因素选3个水平，即选：A灯电流（2、3、4mA）；B原子化电流（50、60、70μA）；C灰化电流（20、25、30μA）；D原子化时间（3、4、5s）；E灰化时间（20、30、40s）进行试验。应用正交表L27（313）取前5列来安排试验（见表1）。

表1中K1、K2、K3为各因素3个水平的同水平试验吸光度之和。K1、K2、K3为其平均值。以K1、K2、K3为横坐标，对A、B、C、D、E分别作图如图7。

从图7可以选择测定Cd的最佳参数：灯电流2mA或3mA，原子化电流50μA，原子化时间5s，灰化电流20μA，灰化时间20s。

从图7还可以看出各因素对测定灵敏度影响的主次关系依次为：B－C－D－A－E。

图7正交试验五因素与吸光度的关系

3综合条件试验

选取灯电流3mA；原子化电流55μA，原子化时间3s；灰化电流25μA，时间40s；干燥电流10μA，30s（其他参数同以上试验），测定了线性关系和重现性。线性关系如图8所示，在0.0～0.04ng呈良好的线性关系。测定精密度试验结果见表2及图9。

注：测定的特征量为2.5×10-18g，变异系数为2.68%。

4总结

（1）Cd的原子化电流曲线出现吸光度最大值，最佳原子化温度应选吸光度最大的原子化电流。正交试验因未选较低的原子化电流试验，未显示差异。

（2）不同的灰化电流出现最大吸光度的原子化电流也不同，这与升温速度有关。当灰化电流大时，石墨管的炉温高一些，升温就快，使原子化温度降低。

（3）灰化电流和灰化时间与吸光度密切相关，灰化电流大于30μA及灰化时间超过30s后，吸光度呈下降态势。

（4）原子化温度对于测定灵敏度的影响很大，具有最佳的原子温度就能得到最好的灵敏度。

（5）原子化时间选择，正交法与孤立系数法不一致。可能是交互作用掩饰了一些因素的影响。正交法虽使用有关因素水平尽量相碰，但因所选因子和水平有限，仍有局限性。

（6）上述参数选择试验是以吸光度为基础的，但实际选择测定参数不能仅追求高灵敏度，还应适当考虑测定的重现性，即不但灵敏度高，重现性也要好。

参考文献：

[1]赵斌，高云霞.石墨炉原子吸收法测定水中镉的研究[J].云南环境科学，2000，19（3）：62-63

[2]张佳秋.石墨炉原子吸收法测定水中镉含量研究浅析[J].中国科技博览，2014（37）：224-224

[3]顾咏红.火焰、石墨炉原子吸收法测定地表水中铜和镉[J].环境监测管理与技术，2005，17（5）：31-32