专利名称：微波消解faas法测定水体中痕量镍的定量分析方法
技术领域：
本发明涉及一种测定水体中痕量镍的定量分析方法，特别是涉及水体中痕量镍的 微波消解处理技术和用壬基酚聚氧乙烯-10-醚(NP-10)为活化剂的火焰原子吸收光谱法 测定水体中痕量镍的测试技术，具体地说，是一种测定水体中痕量镍的FAAS测定法。
背景技术：
镍主要用于不锈钢和镍合金的生产中，也是化工生产中一种常用催化剂，同时镍 也是人体必须的微量元素，但人体镍摄入量过多则对身体产生危害，会引起皮肤过敏且镍 具有致癌性。生活饮用水卫生标准(GB 5749-2006)中镍的最高允许浓度为0. 02mg/L，因 此，测定水体中的痕量镍具有重要意义。目前测定水体中镍含量的方法主要有以下几种(1)GB/T11912-1989水质镍的测定火焰原子吸收分光光度法即混酸消解-火焰原子吸收分光光度法，方法检测下限为0. 05mg/L,标准曲线的 浓度范围为0. 2-5. Omg/L ；该法达不到生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)中镍的最高允 许浓度值，因而无法对生活饮用水进行镍含量的监控。(2) GB/T11910-1989水质镍的测定丁二酮肟分光光度法即混酸消解分光光度法，方法检测范围为0. 25-10. Omg/L,同样达不到生活饮用水 卫生标准(GB 5749-2006)中镍的最高允许浓度值，因而也无法对生活饮用水进行镍含量 的监控。(3)《铜-镍合金镀液中铜(II)和镍(II)的测定》中采用的方法在该论文(电镀与精饰，2009，31 (5) :37 39)中描述的方法为准确移取一定量 的镀液并加水稀释至1000倍后，取IOml滴加2% NaOH调pH至8. 0后，定容于50ml容量瓶 中，摇勻。取上述溶液2. Oml于6个容量瓶中，再加入氨-氯化铵缓冲溶液、2- (5-溴-2吡 啶偶氮)-5_ 二乙氨基酚显色剂和组成为OP-正丁醇、正庚烷、水的增敏剂后35°C恒温反应 25min后测定吸光度，该法测定镍的线性范围为0-2. 2mg/L。该法灵敏度高，但操作过程繁 琐，使用试剂种类多，对环境及操作者会产生一定影响。(4)以苄基三乙基氯化铵为增敏剂溴_溴酸钾_甲基紫体系阻抑动力学光度法在《以苄基三乙基氯化铵为增敏剂溴_溴酸钾_甲基紫体系阻抑动力学光度法测 定痕量镍》(冶金分析，2008，28 (2) 40 43)文中描述的方法为准确量取IOml水样置于 蒸发皿中，低温蒸干、碳化，然后置于高温炉中600°C灰化6hr后用(1+1)HC1 2. Oml酸化及 少量水溶解灰分并转移到IOOOml容量瓶中，定容，分取20ml置于60ml分液漏斗中，萃取分 离镍后用分光光度法测定镍的含量，线性范围为0 100 μ g/L，检测下限为8. 4X IOVL0 该法灵敏度较高，但操作步骤多过程繁琐，需萃取分离，累积误差大，且分析一个样品用时 超过8hr，实效性较差，试剂用量也较大。(5)流动注射光散射法在《流动注射光散射法测定微量镍》(光谱实验室，2009，26 (6) 1473 1474)文 中描述的方法为取IOOml自来水，蒸发浓缩至IOml (或根据其镍含量取不同量的实验室或工业废水)并用lmol/L NaOH中和至近中性作适当稀释后，进行流动注射取样光散射法测 定，检测线0. 171 μ g/ml，线性范围为5 70 μ g/ml，分析中需要两台泵，操作过程繁琐，且 仪器维护及分析费用较高。(6)纳米碳纤维分离富集_电感耦合等离子体质谱法在《纳米碳纤维分离富集_电感耦合等离子体质谱法测定痕量钴和镍》(冶金分 析，2009，29 (3) :1 4)文中描述的方法为首先以pH 8. 0的缓冲溶液对PTFE微柱进行预 平衡(20mmX30mm i. d.内装纳米碳纤维)，然后取适量水样在横流泵的作用下进入微柱进 行预富集，最后用0. 5mol/L的HNO3洗脱吸附柱上的待测物，洗脱液用ICP-MS检测，检测下 限为0. 08ng/ml。该法灵敏度高但仪器价格较贵，操作过程繁琐，操作参数设置过程复杂，不 利于普及推广使用。(7)浊点萃取预富集火焰原子吸收光谱法在《浊点萃取预富集火焰原子吸收光谱法测定水样中痕量镍》(理化检验_化 学分册，2008，44 (2) :123 124)文中描述的方法为河水样品用0. 45 μ m孔径的滤膜过 滤以除去悬浮在水中的微粒，贮于6°C的冰箱中，取适量水样于IOml离心管中，依次加入 8父10^1101/1的卩六^夜体0. 2ml,pH 9. 18 的硼砂缓冲溶液 0. Iml, 30% Triton X-1000. 6ml， 定容至10ml，摇勻，置于100°C恒温水浴中加热25min后，趁热以3000r · min—1离心5min, 使其分相，分离后的溶液在冰浴中冷却至接近0°C，使表面活性剂相变成粘滞的液相后弃去 水相，加入硝酸甲醇混合液(Vffig Vw= 1 9)0. 5ml以降低表面活性剂相的粘度，溶液 直接引入仪器进行火焰原子吸收测定。检测限为3. 77X10_3mg/L，方法灵敏度高，操作过程 繁琐且用时较长，并需要冰浴和离心萃取，分析费用高不利于推广使用。上述测定水体中痕量镍的方法或由于灵敏度低达不到水体中镍的检测下限，或操 作步骤多且过程繁琐累计误差大，或使用大型昂贵仪器而导致仪器维护费用高，或试剂用 量大而污染环境及操作者，或分析用时较长无实效性，均有不同程度的弊端，不适宜推广应 用。
发明内容
1、发明目的:本发明提供了一种微波消解FAAS法测定水体中痕量镍的定量分析方法，是利用 微波消解处理水样并用表面活性剂活化火焰原子吸收光谱法测定水体中的痕量镍，其目的 在于克服目前水体中痕量镍测定方法中的各种弊端，从而达到分析过程中可以使用常规仪 器，并且操作简单、快速、灵敏、试剂用量少、污染少，分析准确度和精密度高的效果。2、技术方案本发明是通过以下技术方案来实现的一种微波消解FAAS法(火焰原子吸收光谱法)测定水体中痕量镍的定量分析方 法，其特征在于所述方法由以下步骤构成(1)样品微波消解预处理取待测水样于微波消解罐中，加入消解试剂，即70. 0% 硝酸10. Oml,40. 0%氢氟酸1. Oml和30. 0%双氧水1. Oml的混合溶剂，盖好盖子，插入保护 套中，并放上爆裂膜，同时制备空白溶液，然后放入微波消解仪中进行消解，消解程序结束 后，温度显示为38 42°C时，打开微波消解仪，取出消解罐转移样品至烧杯中，在电炉上加
5热微沸赶酸，定容，待用；(2)工作曲线的绘制配制镍标准储备液及标准溶液，分别取0.00、1.00、3.00、 6. 00,9. 00、12. 00、15. OOml浓度为5. 0 μ g/ml的镍标准溶液于25ml的容量瓶中形成工作 液，加入5. Oml pH值为3. 5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液和4. Oml 1. 0% (m/V)的表面活性剂 壬基酚聚氧乙烯-10-醚(NP-10)，用1.0%硝酸定容后，测定工作液的吸光度，并建立回归 方程或绘制工作曲线；(3)样品吸光度的测定取经微波消解处理好的待测水样样品于容量瓶中，加入 5. Oml pH值为3. 5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液和4. Oml 1.0% (m/V)NP_10，用1. 0%硝酸定 容后，测定水样和空白溶液的吸光度；(4)根据工作曲线或回归方程计算待测水体中的镍含量定量依据遵循比尔 定律，水样样品与空白溶液吸光度的差值与镍含量呈线性关系，其回归方程为ΔΑ = 0. 143X(yg/ml)-0.002，S* Δ A为试样与空白溶液吸光度的差值，X为测试体系中镍的浓 度(P g/ml)。水体中镍含量计算式为
^ X( //g/ml) χ 25.0(ml)C =-，
V2 X /7丨 X Yl2式中X-由工作曲线查出或由回归方程算出的容量瓶中镍含量，μ g/ml ；C-水体中镍含量，μ g/ml ；V2-吸光度测定取样体积，ml ； H1-水样蒸发浓缩倍数，Ii1 = V浓缩前取样体积/V浓缩后体积；n2-消解体积变化率，n2 = V消解样体积/V消解后定容体积。本方法检测范围为1. 2 X IOVL 3. 0 X 10_3g/L，检测下限为1. 2X10_5g/L。在上述步骤(1)中当水体中镍含量低于本方法检测下限时，将水样低温蒸发浓缩 后再消解；如水样中含有悬浮性微粒时，先经0. 45 μ m孔径的滤膜过滤后再取样。上述步骤(1)中所述微波消解仪的消解压力为2. 5MPa,消解时间为10min 30mino步骤(1)中取出消解罐转移样品至烧杯中，在电炉上加热微沸赶酸，当体积至2 4ml后，定容至5. Oml待用。在上述步骤(2)和(3)中所述的pH值为3. 5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液为测试试 剂，所述的1.0%表面活性剂壬基酚聚氧乙烯-10-醚(NP-10)为活化剂。在上述步骤(2)和步骤(3)中均采用火焰原子吸收光谱仪测定吸光度，其测定 条件为(1)镍空心阴极灯的测定波长为232nm;(2)狭缝宽度为0. IOOnm ； (3)灯电流为 2. OmA; (4)空气-乙炔流量比为4 1。3、优点及效果本发明提出了一种微波消解FAAS法测定水体中痕量镍的定量分析方法，采用低 温浓缩结合微波消解对水样进行预处理，在壬基酚聚氧乙烯-10-醚(NP-10)活化下，根据 水样与空白溶液吸光度的差值与镍含量之间的线性关系，根据回归方程或工作曲线得到镍 含量，具有如下优点(1)提出以低温蒸发浓缩结合微波消解来处理复杂环境水体，从而实现了加热快 速、均勻、高效节能、选择性好、安全清洁的样品预处理方法。
(2)采用缓冲溶液作为火焰原子吸收光度法即FAAS法测定痕量镍的测试试剂，消 除了背景吸收的影响；采用壬基酚聚氧乙烯-10-醚(NP-10)表面活性剂作为活化剂来提高 火焰中镍原子的原子化效率，从而提高了测定灵敏度。(3)采用选择性好、干扰少、灵敏、且操作简便的火焰原子吸收光谱仪进行测定，从 而提高了分析速度和测定精度，且仪器维护费用较低。(4)测试过程中试剂用量少，节约了测定成本，并减少了对环境的污染和对人体的 伤害；本发明可将样品分析时间缩短至3hr以内。(5)整个测试过程简单、快速、灵敏、准确，广泛适用于自来水、河水、实验室废水、 污水厂排水、洗煤水等水体中镍含量的测定。
具体实施例方式本发明提出了如下的微波消解FAAS法测定水体中痕量镍的定量分析方法1、设备和试剂(1) 3510型火焰原子吸收分光光度计_上海安捷伦分析仪器有限公司；(2)镍空心阴极灯_上海电光器件有限公司；(3) SZ-93自动双重纯水蒸馏器_上海虹昕电子仪器仪表有限公司；
(4)电子分析天平，精度0. 000 Img ；(5)MDS-8微波消解仪，上海新仪微波化学科技有限公司；(6)万用电炉；(7) pHS-25型pH计-上海雷磁仪器厂；(8)pH为 3. 5 的醋酸-醋酸钠缓冲溶液；0. 01g/ml NP-IO ； (1.0%,70%, 1+1)HNO3 ； 30% H2O2 ；40% HF ；(9)镍标准储备液及标准溶液的配制准确称取1. OOOOg镍粉放入200ml烧杯中， 加入(1 1)硝酸10. Oml低温加热溶解后用1. 0%硝酸定容至1000ml。使用时根据需要 用蒸馏水逐级稀释到1. O μ g/ml 5. O μ g/ml。2、原子吸收光谱仪测定条件原子吸收光谱仪测定条件见表1。表1火焰原子吸收光谱仪仪器操作条件
权利要求
一种微波消解FAAS法测定水体中痕量镍的定量分析方法，其特征在于所述方法由以下步骤构成(1)样品微波消解预处理取待测水样于微波消解罐中，加入消解试剂，即70.0％硝酸10.0ml、40.0％氢氟酸1.0ml和30.0％双氧水1.0ml的混合溶剂，盖好盖子，插入保护套中，并放上爆裂膜，同时制备空白溶液，然后放入微波消解仪中进行消解，消解程序结束后，温度显示为38～42℃时，打开微波消解仪，取出消解罐转移样品至烧杯中，在电炉上加热微沸赶酸，定容，待用；(2)工作曲线的绘制配制镍标准储备液及标准溶液，分别取0.00、1.00、3.00、6.00、9.00、12.00、15.00ml浓度为5.0μg/ml的镍标准溶液于25ml的容量瓶中形成工作液，加入5.0ml pH值为3.5的醋酸 醋酸钠缓冲溶液和4.0ml 1.0％的表面活性剂壬基酚聚氧乙烯 10 醚(NP 10)，用1.0％硝酸定容后，测定工作液的吸光度，并建立回归方程或绘制工作曲线；(3)样品吸光度的测定取经微波消解处理好的待测水样样品于容量瓶中，加入5.0ml pH值为3.5的醋酸 醋酸钠缓冲溶液和4.0ml 1.0％NP 10，用1.0％硝酸定容后，测定水样和空白溶液的吸光度；(4)根据工作曲线或回归方程计算待测水体中的镍含量定量依据遵循比尔定律，水样样品与空白溶液吸光度的差值与镍含量呈线性关系，其回归方程为ΔA＝0.143X(μg/ml) 0.002，式中ΔA为试样与空白溶液吸光度的差值，X为测试体系中镍的浓度(μg/ml)。水体中镍含量计算式为 <mrow><mi>C</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>X</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>μg</mi> <mo>/</mo> <mi>ml</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>×</mo><mn>25.0</mn><mrow> <mo>(</mo> <mi>ml</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><msub> <mi>V</mi> <mn>2</mn></msub><mo>×</mo><msub> <mi>n</mi> <mn>1</mn></msub><mo>×</mo><msub> <mi>n</mi> <mn>2</mn></msub> </mrow></mfrac><mo>,</mo> </mrow>式中X 由工作曲线查出或由回归方程算出的容量瓶中镍含量，μg/ml；C 水体中镍含量，μg/ml；V2 吸光度测定取样体积，ml；n1 水样蒸发浓缩倍数，n1＝V浓缩前取样体积/V浓缩后体积；n2 消解体积变化率，n2＝V消解样体积/V消解后定容体积。
2.根据权利要求1所述的微波消解FAAS法测定水体中痕量镍的定量分析方法，其特征 在于本方法检测范围为1. 2X 10_5g/L 3. OX 10_3g/L，检测下限为1. 2X 10_5g/L。
3.根据权利要求1或2所述的微波消解FAAS法测定水体中痕量镍的定量分析方法，其 特征在于在步骤(1)中当水体中镍含量低于本方法检测下限时，将水样低温蒸发浓缩后 再消解；如水样中含有悬浮性微粒时，先经0. 45 μ m孔径的滤膜过滤后再取样。
4.根据权利要求1所述的微波消解FAAS法测定水体中痕量镍的定量分析方法，其特征 在于步骤(1)中所述微波消解仪的消解压力为2. 5MPa，消解时间为10min 30min。
5.根据权利要求1所述的微波消解FAAS法测定水体中痕量镍的定量分析方法，其特 征在于步骤(1)中取出消解罐转移样品至烧杯中，在电炉上加热微沸赶酸，当体积至2 4ml后，定容至5. Oml待用。
6.根据权利要求1所述的微波消解FAAS法测定水体中痕量镍的定量分析方法，其特征 在于在上述步骤⑵和(3)中所述的pH值为3. 5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液为测试试剂， 所述的1.0%表面活性剂壬基酚聚氧乙烯-10-醚(NP-10)为活化剂。
7.根据权利要求1所述的微波消解FAAS法测定水体中痕量镍的定量分析方法，其特 征在于在步骤(2)和步骤(3)中均采用火焰原子吸收光谱仪测定吸光度，其测定条件为 (1)镍空心阴极灯的测定波长为232nm ； (2)狭缝宽度为0. IOOnm ； (3)灯电流为2. OmA ； (4) 空气-乙炔流量比为4 1。
全文摘要
本发明涉及一种微波消解FAAS法测定水体中痕量镍的定量分析方法，其特征在于采用低温浓缩结合微波消解对水样进行预处理，采用壬基酚聚氧乙烯-10-醚(NP-10)作为活化剂，根据水样与空白溶液在火焰原子吸收光谱仪上测得的吸光度差值与镍含量之间所呈的线性关系，根据回归方程或工作曲线得到镍含量；具有微波消解预处理过程简单、试剂用量少、环保、省时、高效等优点，是一种快速、准确、灵敏、适用性广的测定水体中镍含量的分析方法。
文档编号G01N1/44GK101968436SQ20101027113
公开日2011年2月9日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年9月3日
发明者关晓彤, 李良, 白晓琳, 赵丽杰, 赵丽萍 申请人:沈阳工业大学