专利名称：微波消解faas法测定水体中痕量钴的定量分析方法
技术领域：
本发明涉及一种测定水体中痕量钴的定量分析方法，特别是涉及水体中痕量钴的微波消解处理技术和用聚乙二醇400(PEG-400)为活化剂的火焰原子吸收光谱法测定水体中痕量钴的测试技术，具体地说，是一种测定水体中痕量钴的FAAS测定法。
背景技术：
钴是一种重要的战略金属，钴及其合金广泛应用于电机、机械、化工、航空和航天等领域，钴还是人、畜和植物所必须的微量元素之一。在人体内钴主要通过形成维生素B12 发挥生物学作用及生理功能，此外，钴对铁的代谢，血红蛋白合成，细胞发育及酶的功能等均有重要生理作用。但钴元素家族有五种同位素中除钴59是稳定同位素(无放射性)夕卜， 其余都具有放射性。其中，钴60是一种穿透力很强的核辐射元素，钴60能导致脱发，严重损害人体血液内的细胞组织，造成白血球减少，引起血液系统疾病，如再生性障碍贫血症， 严重的会使人患上白血病(血癌)甚至死亡。水体中钴浓度达到7. 0 15. Omg/L时将导致鱼类死亡；灌溉用水钴浓度达到0. 1 0. 27mg/L时，对西红柿等植物产生毒害作用，钴对水体的自净的致害作用浓度为0. 9mg/L。有色金属冶炼和加工等企业的废水中常含有高浓度的钴，如排入水体可能导致水体污染。我国《地表水环境质量标准》(GB3838-20(^)中“表 3集中式生活饮用水地表水源地特定项目标准限值”规定钴的标准限值为1. Omg/L,钴工业污染物排放标准(GB25467-2010)总钴的排放标准为1. Omg/L ；因此，测定水体中痕量钴具有重要意义。目前测定水体中钴含量的方法主要有以下几种(1) (GB 3838-2002)集中式生活饮用水地表水源地特定项目分析方法采用无火焰原子吸收分光光度法，最低检出限0. 00191mg/L,因为采用无火焰原子吸收分光光度法，需要采用昂贵仪器，分析费用及仪器维护费用高，操作繁琐，不适合推广使用。(2)水和废水监测分析方法国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会编著的《水和废水监测分析方法》(第四版)(2002年)中钴的测定方法有两种。第一种为电感偶和等离子发射光谱法(ICP-AES)该法适用于地表水和污水中钴含量的监测，检出限为0. 05mg/L，检出限较高，而且方法采用电感偶和等离子发射光谱仪，仪器价格昂贵，仪器操作过程复杂，不适于推广使用。第二种方法为5-C1-PADAB分光光度法(HJ550-2009)在pH5-6的乙酸-乙酸钠缓冲介质中，钴与5-氯-2-(吡啶偶氮)_1，3_ 二氨基苯(5-C1-PADAB)反应生成紫红色络合物，在570nm处测其吸光度。该方法适用于河水、湖水等地表水中钴的测定，也可测定定钢厂、冶炼厂、电热厂、电镀厂废水中钴的测定。方法检测下限为0. Oaiig/L，标准曲线的浓度范围为0. 02 0. 16mg/L ；该法当试样中狗3+含量> 0. 006mg时，需用焦磷酸钠掩蔽，当Cr3+ > 0. OOlmg时，需用HNO3> HCl、HClO4消解处理；当水样中含有大量Γ^3+、&3+时需用巯基棉或Ambrlite XAD-2型大孔树脂预富集。该法灵敏度较高，但样品预处理过程不论是巯基棉富集还是Ambrlite XAD-2型大孔树脂预富集操作过程复杂、步骤多，易产生累积误差，且分析时间较长。(3)锌钴合金镀液中钴的测定-分光光度法在《二溴对甲偶氮羧光度法测定锌钴合金镀液中的钴》(电镀与涂饰，2010，四(1) 33-34)中，镀液样品经稀释后，在ρΗ为10的柠檬酸铵-氨水液中，钴与二溴对甲偶氮羧反应生成有色化合物，线性范围0. 013μ g/mL 3. 2 μ g/mL，符合比尔定律，该法的灵敏度高， 操作简单，且使用常规仪器，但该法的干扰严重，在钴0. 8 μ g/ml时，0. 5倍的Mn2+、2. 5倍的 Ni2W(V)、W(VI) ；3倍的Sn2+ ；3倍的Cr3+ ；10倍的Cu2+、pb2+、Cd2+均干扰测定，因而该方法只适用于单一的合金电镀液中钴含量的测定。(4)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，2009二9(3) 1-4)中，样品首先进行微柱预富集，然后进行电感耦合等离子体质谱测定，尽管检测下限可达0. (KMng/ml，预处理柱的制备需要特殊技术，且使用昂贵仪器，分析
费用高。(5)火焰原子吸收光谱法测定钴在《火焰原子吸收光谱法测定地表水和废水中钴》(理化检验-化学分册，2010， 46(10) :1168-1169)中，样品用浓硝酸在电热板上消解后，再用浓HNO3-HClO4混酸消解后进行火焰原子吸收光谱法测定，检测下线0. 01mg/L,线性范围0. Olmg/L 0. 5mg/L,该方法的检测下限较低，但该方法的样品消解过程麻烦，且使用了危险化学药品高氯酸，操作注意事项较多，对操作者健康不利，不适合推广使用。(6)化学发光法在《微乳液-鲁米诺-H2O2-钴(II)化学发光法测定废水中痕量钴(II)》(冶金分析，2011,31(6) 62-65)中，使用混合微乳液十六烷基三甲基溴化铵和吐温_80，而且使用液相化学发光仪，尽管检测下限很低(9. ΙδΧΙΟ,π^/πιΙ)，但分析过程繁琐；样品前处理过程采用低温蒸干、碳化、灰化后等程序，预处理程序复杂且方法只适用于制药废水分析。(7)浊点萃取-高效液相色谱法在《浊点萃取-高效液相色谱法测定铜、钴》(广东微量元素科学，2009，16 (3) 48-53)中钴的检出限可达0. 8 μ g/L，但采用高效液相色谱法，分析费用，仪器维护费用，操作者的技能都有严格限制，因而不利于推广使用。上述测定水体中痕量钴的方法或由于共存组分干扰而影响了方法的应用性，或操作步骤多且过程繁琐，或使用大型昂贵仪器而导致分析及仪器维护费用高，或试剂用量大或有毒而污染环境及操作者，或分析用时较长等弊端，不适宜推广应用。
发明内容
发明目的本发明提供了一种微波消解FAAS法测定水体中痕量钴的定量分析方法，其目的在于克服目前水体中痕量钴测定方法中的各种弊端，从而实现分析过程中可以使用常规仪器，并且操作简单、快速、灵敏、不使用危险化学药品，试剂用量少、对环境及操作者友好，分析准确度和精密度高的目标。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)测定水体中痕量钴的定量分析方法，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8. Oml、40. 0%氢氟酸1. Oml和30. 0%双氧水2. Oml的混合溶剂，盖好盖子，插入保护套中，并放上爆裂膜，同时制备试剂空白溶液，然后将装有待测水样的微波消解罐和装有试剂空白溶液的微波消解罐都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，在电炉上加热微沸赶酸，定容，待用；(2)回归方程的建立或工作曲线的绘制配制钴标准储备液及标准溶液，分别取 0. 00,2. 00,4. 00,6. 00,8. 00、10. 00、12. 00、14. 00、16. OOml 浓度为 4. 00 μ g/ml 的钴标准溶液于25ml的容量瓶中形成工作液，加入3. OOml pH值为4. 4的醋酸-醋酸钠缓冲溶液和
0.50ml 1. 0% (m/V)的表面活性剂聚乙二醇400 (PEG-400)，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)样品和试剂空白溶液吸光度的测定分别取经微波消解处理好的待测水样和试剂空白溶液于容量瓶中，加入3. OOml pH值为4. 4的醋酸-醋酸钠缓冲溶液和0. 50ml
1.0%表面活性剂聚乙二醇400(PEG-400)，用1. 0%硝酸定容后，测定水样测定体系和试剂空白溶液的吸光度；(4)根据工作曲线或回归方程计算待测水体中的钴含量定量依据遵循比尔定律，即水样测定体系与试剂空白溶液所测吸光度的差值与钴含量呈线性关系，其回归方程为ΔΑ = 0. 175X(yg/ml)+0. 003，式中Δ A为水样测定体系与试剂空白溶液吸光度的差值，
X为水样测定体系中钴的浓度(μ g/ml)；水体中钴含量计算式为
权利要求
1.一种微波消解FAAS法测定水体中痕量钴的定量分析方法，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 8.0 ml、40. 0%氢氟酸1.0 ml和30. 0%双氧水2. 0 ml的混合溶剂，盖好盖子，插入保护套中， 并放上爆裂膜，同时制备试剂空白溶液，然后将装有待测水样的微波消解罐和装有试剂空白溶液的微波消解罐都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、2°C 时，打开微波消解仪，取出消解罐转移样品至烧杯中，在电炉上加热微沸赶酸，定容，待用；(2)回归方程的建立或工作曲线的绘制配制钴标准储备液及标准溶液，分别取0.00、 2. 00,4. 00,6. 00,8. 00、10. 00、12. 00、14. 00、16. OOml 浓度为 4. 00 μ g/ml 的钴标准溶液于 25ml的容量瓶中形成工作液，加入3. OOml pH值为4. 4的醋酸-醋酸钠缓冲溶液和0. 50ml 1.0% (m/V)的表面活性剂聚乙二醇400 (PEG-400)，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)样品和试剂空白溶液吸光度的测定分别取经微波消解处理好的待测水样和试剂空白溶液于容量瓶中，加入3. OOml pH值为4. 4的醋酸-醋酸钠缓冲溶液和0.50ml 1.0% 表面活性剂聚乙二醇400(PEG-400)，用1. 0%硝酸定容后，测定水样测定体系和试剂空白溶液的吸光度；(4)根据工作曲线或回归方程计算待测水体中的钴含量定量依据遵循比尔定律， 即水样测定体系与试剂空白溶液所测吸光度的差值与钴含量呈线性关系，其回归方程为 Δ A=O. 175X(yg/ml)+0.003，S* Δ A为水样测定体系与试剂空白溶液吸光度的差值，X为水样测定体系中钴的浓度(μ g/ml)；水体中钴含量计算式为
2.根据权利要求1所述的微波消解FAAS法测定水体中痕量钴的定量分析方法，其特征在于本方法检测范围为1. 14X 10_5 g/L 2. 56X10—3 g/L，检测下限为1.14X 10_5 g/L。
3.根据权利要求1或2所述的微波消解FAAS法测定水体中痕量钴的定量分析方法，其特征在于在步骤(1)中当水体中钴含量低于本方法检测下限时，将水样在电炉上加热蒸发浓缩后再消解；如水样中钴含量高于检测上限，稀释后测定；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法测定水体中痕量钴的定量分析方法，其特征在于步骤(1)中所述微波消解仪的消解压力为2. 4MPa，消解时间为10mirT30min。
5.根据权利要求1所述的微波消解FAAS法测定水体中痕量钴的定量分析方法，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、ml后，定容至5. OOml待用。
6.根据权利要求1所述的微波消解FAAS法测定水体中痕量钴的定量分析方法，其特征在于在上述步骤(2)和(3)中所述的pH值为4. 4的醋酸-醋酸钠缓冲溶液为测试试剂， 所述的1. 0%表面活性剂聚乙二醇400 (PEG-400)为活化剂。
7.根据权利要求1所述的微波消解FAAS法测定水体中痕量钴的定量分析方法，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) 钴空心阴极灯的测定波长为MO. 7nm ； (2)狭缝宽度为0. IOOnm ； (3)灯电流为2. OmA ； (4) 空气-乙炔流量比为4:1.25。
全文摘要
本发明涉及一种微波消解FAAS法测定水体中痕量钴的定量分析方法，其特征在于采用低温加热浓缩结合微波消解对水样进行预处理，采用聚乙二醇400(PEG-400)作为活化剂，根据水样测定体系与试剂空白溶液在火焰原子吸收光谱仪上测得的吸光度差值与钴含量之间所呈的线性关系，根据回归方程或工作曲线得到钴含量；具有消解预处理过程简单、试剂用量少、环保、省时、高效；分析准确度和灵敏度高；分析费用及仪器维护低等优点，是一种快速、准确、灵敏、适用性广的测定水体中痕量钴的分析方法。
文档编号G01N21/71GK102519939SQ201110382908
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月28日 优先权日2011年11月28日
发明者关晓彤, 吴全才, 李良, 杨旭鹏, 白晓琳, 赵丽杰, 赵丽萍, 陈宏 申请人:沈阳工业大学