氢化物原子荧光法测定废水中砷的实验研究

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文章编号：2095－6835（2016）15－0099－02
氢化物原子荧光法测定废水中砷的实验研究
刘珍香
（翁源县环境保护监测站，广东 韶关 512600）
摘 要：砷是水质污染指标中已成为重要监测的项目之一。

测定废水中的砷对保证污水达标排放，避免对水环境以及人体造成危害有十分重要的意义。

结合实验，采用原子荧光光度法研究测定了水样中砷的含量。

此方法简化了测定砷的操作步骤，缩短了检验时间，具有灵敏度、稳定性高等优点，可满足工业废水中砷的测定要求，值得推广。

关键词：氢化物原子荧光法；废水；氢化钾；电子
中图分类号：X832 文献标识码：A DOI ：10.15913/ki.kjycx.2016.15.099
砷元素是一种毒性非常大的元素，广泛存在于自然界中，能
通过人体呼吸系统进入呼吸道、消化系统以及其他部位，均可能对人体造成伤害。

而有些工业废水中合有一定量的砷元素，如果这些工业废水未经处理便排放到水中，不仅会危害水环境，还会对人们的身体造成很大的伤害。

因此，加强对工业废水中砷元素的监控，检测其排放废水中所含有砷元素的浓度显得非常重要。

采用原子荧光法测定废水中的砷，是指将水中的砷在酸性介质中消解，被硼氢化钾还原成原子态，并用原子荧光法测定，具有操作快速、方便、干扰较少、灵敏度高等优点。

以下通过实验，介绍并验证采用原子荧光光度法研究测定水样中砷含量的技术。

1 方法原理
在盐酸介质中，以硼氢化钾作为还原剂生成砷化氢，以氩气作为载气将砷化氢导入石英炉原子化器进行原子化，并以砷空心阴极灯作为激发光源，使砷原子受光辐射激发产生电子跃迁。

当激发态的电子返回基态或较低能态时，便可发出荧光，砷浓度在一定范围内与荧光强度成正比。

2 实验部分
2.1 主要仪器和试剂 2.1.1 仪器
AFS-3100型全自动双道原子荧光光度计（北京海光仪器公司有限公司），高性能空心阴极砷灯。

2.1.2 试剂
本方法使用的试剂均为优级纯试剂，实验用水为去离子水。

硝酸-高氯酸混合酸：等体积硝酸和高氯酸混合配置，临用现配。

硼氢化钾溶液1%（W/V ）：取2 g 氢氧化钾溶于200 mL 去离子水中，加入10 g 硼氢化钾溶解，用去离子水稀释至1 000 mL ，临用现配。

硫脲-抗坏血酸混合溶液（50 g/L ）：称取10 g 硫脲和10 g 抗坏血酸溶于200 mL 去离子水中，临用现配。

载流液（5%盐酸溶液）：取50 mL 盐酸加入950 mL 去离子水中摇匀。

砷标准储备液（1 000 mg/L ）购于国家环境保护总局标准样品研究所。

氩气：纯度大于99.999%.
砷标准中间液：ρ（As ）=10 mg/L 。

取10 mL 购买于国家环境保护总局标准样品研究所的砷标准储备液于1 000 mL 的容量瓶中，加入100 mL 盐酸，用水稀释至标线，混匀。

砷标准使用液：ρ（As ）=100 μg/L 。

取1 mL 砷标准中间液加入100 mL 的容量瓶中，加入20 mL 盐酸，用水稀释至标线，混匀。

且不大于20 mm 。

”按照该条款规定，1#鼓包高度30 mm ，已经超出了允许值，要修理；2#鼓包形高度20 mm ，没有超过原直径的1.5%，且不大于20 mm ，可以保留监控。

②条款2.6.3.3过烧组织规定，“受压部件的材质出现过烧组织，应判定其范围，并且进行挖补或更换。

”根据2个鼓包中心部位金相组织分析，珠光体形状消失，基本完全球化。

这说明，该部位材质过烧，所以，锅筒鼓包部位需做挖补修理。

锅炉的挖补修理必须由有资质的单位负责维修，在锅筒挖补前，维修单位要制订维修方案，并办理相关告知手续，要有相应的焊接工艺评定，补块材质厚度要与原材质厚度一致。

焊接时，需严格按照焊接工艺规程施焊，要注意补板与原板的固定。

通常的固定方法有点焊固定定位和补板自留裕量法。

为了保证焊缝收缩的合理性，减小应力，焊接时，要分段分区焊接。

焊接完毕后要进行100%射线探伤和表面探伤，
合格后还要进行耐压试验，检测合格后方可投入使用。

另外，维修完毕、锅炉投运前，还要清理水垢，必要时还要按照《锅炉化学清洗规则》的规定采用化学方法清洗锅炉。

4 预防措施
由于给水处理设备损坏，没有按要求定期排污，又未能定期清渣除垢，导致锅筒底部沉积了大量水垢渣，使传热恶化，导致鼓包事故的发生。

根据检验情况，从设备状况、运行使用、锅炉管理等方面综合考虑、建议使用单位采取以下预防措施：
①加大锅炉的使用投入，修理或更换已经损坏的排污阀，修复好水处理设备，使水处理设备能够正常使用。

另外，建议多增加一级河水过滤池，进一步净化河水，减少流入锅炉的杂物量。

②健全锅炉运行管理制度，加强对各级责任人员，特别是司炉工、水质化验人员的技术培训，提高他们的技术水平和工作责任心。

③加强水质管理，做好水质的化验工作，而且水质应符合GB 1576—2008《工业锅炉水质》标准的要求。

④严格执行相关操作规程，做好定期排污工作，严格控制好排污量，防止垢渣沉积在锅筒底部。

⑤应定期清理锅内垢渣，必要时可请有资质单位化学除垢。

参考文献
［1］中国特种设备检测研究院，国家质检总局特种设备安全监
察局，中国锅炉水处理协会，等.TSG G0001—2012 锅炉安全技术监察规程［S ］.北京：化学工业出版社，2012. ［2］中国特种设备检测研究院，国家质检总局特种设备安全监
察局，河南省质量技术监督局，等.TSG G7002-2015锅炉定期检验规则［S ］.北京：新华出版社，2015.
［3］童有武，张孝勇.锅炉安装调试运行维护实用手册［M ］.
北京：地震出版社，1999.
［4］陈志峰.锅炉锅筒底部鼓包事故的原因及处理［J ］.科技创
新导报，2010（29）.
〔编辑：白洁〕
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2.2 仪器的工作条件
通过条件试验，得出了最佳仪器测试条件，如表1所示。

在该条件下，仪器可以获得较高的信噪比和稳定性，且测得结果的相对偏差较小。

表1 仪器的工作条件 项目 条件 负高压 270 V 灯电流 80 mA
载气流量 700 mL/min
原子化器温度 300
采样时间 8 s
注入时间 38 s
泵速 100 r/min
读数时间 27 s
延时时间 9 s
2.3 试样消解
量取50 mL 样品于150 mL 锥形瓶中，加入5 mL 硝酸-高氯酸混合酸，于电热板上加热至白烟，冷却；加入5 mL 盐酸溶液，加热至黄褐色烟冒尽，冷却后移入50 mL 容量瓶中，加水稀释定容，混匀待测。

2.4 工作曲线
移取砷标准使用液配置成以下浓度：0 μg/L 、0.5 μg/L 、1.0 μg/L 、2.0 μg/L 、4.0 μg/L 、8.0 μg/L 。

分别加入10 mL 盐酸、10 mL 硫脲-抗坏血酸溶液，室温放置30 min （室温低于15 ℃时，置于30 ℃水浴中保温30 min ），用水稀释定容，混匀。

3 结果与讨论 3.1 线性范围
在最佳条件下测得砷相对系数为R=0.999 7，结果如表2所示。

表2 线性范围的检测结果 As 的质量浓度/（μg/L ） IF 0.0 0.0
0.5 777.3
1.0 1 450.1
2.0 2 944.1 4.0 5 698.9
8.0 10 891.1 3.2 检出限
根据仪器设定的测定检出限程序，连续测定空白溶液11次，根据计算得出所用仪器的最低检出限为0.012 4 μg/L 。

3.3 精密度
根据仪器的工作条件将仪器调节至最佳状态，对质量浓度为4.0 μg/L 的砷样品进行11次重复进样测试，计算出相对标准偏差为1.20%，精密度较高。

3.4 硼氢化钾浓度的选择
硼氢化钾的浓度对测定有较大的影响。

硼氢化钾的浓度会影响氢化物和氩氢焰，因此，需要测定硼氢化钾溶液的浓度及相应的荧光强度。

如果硼氢化钾的用量不足，则氢化反应会不完全，导致灵敏度降低；如果硼氢化钾的用量过大时，则会产生大量氢气，稀释原子蒸汽，导致灵敏度降低。

用标准溶液与0.5%，1%，2%，3%的硼氢化钾溶液反应，结果如表3所示。

选用质量分数为1%的硼氢化钾溶液作为还原剂最合适，
可获得良好的重现性和荧光值强度。

表3 反映结果
硼氢化钾的质量分数/（%） IF
0.5 200.7
1 1 419.5
2 1 013.7
3 906.5 3.5 载流液酸度的选择
氢化物反应必须在酸性介质中进行。

在不同体积分数的情况下，荧光信号的强度差异较大。

适当的体积分数的盐酸可以增强荧光信号强度，并在一定程度上消除造成干扰的其他金属
离子。

利用已经确定的硼氢化钾的最佳浓度，分别选用质量分
数为2%，5%，8%，10%的盐酸载流液进行了荧光强度的测定，结果如表4所示。

载流液选用盐酸的质量分数5%时，测得砷荧光强度值较大且稳定。

表4 荧光强度的测定结果
酸的质量分数/（%） IF 2 500.7 5 1 415.5 8 1 204.5 10 1 114.5 3.6 载气流量的选择
在原子荧光法中，氢气由载气导入原子化器形成氩氢焰，因此，在选用适宜的硼氢化钾浓度的条件下，载气流量对火焰的稳定性有较大的影响。

一般的火焰法载气流量为700～1 000 mL/min 。

如果载气流量过小，则火焰过小且不稳定，易引起测定重现性较差；如果载气流量流量过大，则火焰会变细，导致被测元素的原子密度下降，进而造成灵敏度下降。

以标准溶液测定了载气流量对实验结果的影响，如表5所示。

当测量砷的载气流量为700 mL/min 时，荧光强度的积分值大且稳定。

表5 载气流量对实验结果的影响
Ar /（mL/min ） IF
600 1 052.9 700 1 278.7 800 1 205.9
900 1 151.5
1 000 1 093.5
3.7 样品测定
取3处不同区域的水样，以上述条件进行测试，并进行加标回收测试，以测其准确度，结果如表6所示，回收率可满足要求。

表6 测试结果
样品
As 质量浓度 /（μg/L ） 加标量 /（μg/L ） 测得量 /（μg/L ） 回收率
/（%）
水样1 7.18 1.0 8.20 1.02 水样2 6.25 1.0 7.23 98 水样3 8.42 1.0 9.37 95 4 结束语
综上所述，砷元素的测定是水质监测中的常规化验项目，本文对采用氢化物发生-原子荧光法测定工业废水中的砷的实验过程及结果进行了概述。

实践证明，本方法具有操作简便、快速、基体干扰少、灵敏度高等优点，可以很好地用于工业废水样中砷的测定，能满足工业废水中砷的测定要求，值得推广。

参考文献
［1］韩宏伟，王永芳，赵馨.氢化物发生-原子荧光光谱法同时
测定保健食品中砷、汞的研究［J ］.中国食品卫生杂志，2000（05）.
［2］骆斌，胡星云，刘金娥.氢化物发生-原子荧光光谱法同时
测定环境水中的砷和汞的研究［J ］.西南民族大学学报（自
然科学版），2009（02）.
［3］赵昌平.氢化物发生-原子荧光光谱法同时测定环境水中砷和汞［J ］.理化检验，2011（12）. 〔编辑：张思楠〕
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