间接火焰原子吸收法测定水中铝元素含量

间接火焰原子吸收法测定水中铝元素含量

唐素萍何姝王志苗邱志兵

深圳市宇驰检测技术股份有限公司广东深圳518000

摘要：铝是易形成高温氧化物的元素之一，用空气-乙炔火焰通常无法直接测定，为建立一种适用于检测水中铝的分析方法，文章通过测定方法的改进，采用间接火焰原子吸收法间接测定水中铝的含量，结果分析表明，该方法灵敏度高，精密度和准确度好，检出限低，满足现行卫生标准对水中铝检验的要求，且实验仪器普通易得，运转成本较低，便于推广应用。

关键词：铝；空气-乙炔火焰原子吸收法；间接火焰原子吸收法

铝在自然界中分布极广。近年来的研究表明，铝是一种对人体健康有害的元素，由于过量摄入铝而引起人体铝中毒的临床表现愈加明显，而饮水是摄入铝的主要途径之一。因此，对水中铝含量的监测是有必要的。目前，水中铝含量测定的方法很多，主要有铝试剂分光光度法、铬天青S分光光度法、水杨基荧光酮-氯化十六烷基吡啶分光光度法及火焰原子吸收法等。本文就火焰原子吸收法测定水中铝含量的实验进行了探讨，对试验测定条件进行了改进，以期能为类似实验更好的进行提供参考。

1材料与方法

1.1仪器与试剂

TAS-990火焰原子吸收分光光度计（北京普析通用）、空气压缩机、铜元素空心阴极灯、控温水浴装置。

浓硝酸、浓盐酸、浓氨水、硼酸、三氯甲烷，以上试剂均为优级纯。

1%百里香酚蓝指示剂：0.1g百里香酚蓝溶于100ml20%的乙醇溶液。

0.001mol/L的EDTA溶液：称取乙二胺四乙酸二钠1.8612g溶于适量水中，用水定容至500ml，再将该定容的溶液稀释10倍。

Cu（Ⅱ）-EDTA溶液：吸取0.001mol/L的EDTA溶液50ml于250ml锥形瓶中，先后加入5ml乙酸-乙酸钠缓冲溶液（pH=4.5）、5滴0.1%的PAN乙醇溶液，摇匀，加热至60～70℃，用0.100mg/mL铜溶液滴定，颜色由黄变紫红，过量三滴，待溶液冷却至室温，用20ml三氯甲烷萃取，弃去有机相。

1.2样品预处理

采样后应立即加入浓硝酸，调节水样的pH为1～2。为了消除Fe3+、F-干扰，可加入硼酸溶液5.00ml，继续消解，蒸至近干，取下稍冷，加入5%的抗坏血酸10.00ml，移入100.0ml容量瓶中用水定容，摇匀，待测。

1.3实验方法

准确吸取适量的可溶性铝或总铝试样（使Al3+≤50μg，否则稀释）于50.0ml比色管中，加入1滴百里香酚蓝指示剂，用氨水（1+1）调至刚刚变黄，然

后依次加入pH=4.5的乙酸-乙酸钠缓冲溶液5.00ml，95%乙醇6.00ml，0.1%PAN乙醇溶液1.00ml，摇匀。准确加入Cu（Ⅱ）-EDTA溶液5.00ml，用水定容至刻度，摇匀。在80℃水浴中加热20min，冷却至室温，用10.0ml三氯甲烷萃取5min，静置分层25min，水相待测。

Cu（Ⅱ）-EDTA+PAN+Al→Cu（Ⅱ）-PAN+Al（Ⅲ）-EDTA

生成物Cu（Ⅱ）-PAN可被氯仿萃取，再用空气-乙炔火焰原子分光光度法测定水相中剩余的铜，从而间接测定铝的含量。

1.4空气-乙炔火焰原子分光光度法参考条件（见表1）

表1空气-乙炔火焰原子分光光度法参考条件

2.1酸度对交换反应的影响

当pH在1.5到6.0之间变化时，在足量PAN存在条件下，以20μgAl3+（50ml，浓度为0.4mg/L）与Cu（Ⅱ）-EDTA交换反应，氯仿萃取，测定水溶液中剩余的铜。

结果表明，酸度范围在pH在3.8到5.0之间时吸光度几乎呈直线，其余范围不呈直线，说明Al3+与Cu（Ⅱ）-EDTA定量交换适宜的酸度范围是pH从3.8到5.0，故缓冲液酸度选中间值pH4.5。

2.2萃取试剂的选择

以空白作为零点，铝含量越高，交换反应越充分，萃取效率越高，则铜含量越少（即铜灯吸光度越低），因此方法的曲线斜率为负值。曾经尝试过使用四氯乙烯替换三氯甲烷作为萃取剂，但用四氯乙烯后萃取时间长、效率低、效果差、线性范围窄，因此选择三氯甲烷作为萃取剂（如图1所示）。

2.4加热时间、静置时间的选择

对于0.4mg/L铝标准溶液（50ml比色管中铝含量为20µg），选择萃取后的不同加热时间和不同冷却静置时间，分别测试剩余铜溶液浓度值并进行比较（如图3所示）。

由图3可见，随着萃取加热时间从5min延长到30min（萃取加热后冷却静置时间选择10～180min之间），加热时间20min以后的剩余铜溶液浓度各自趋于稳定平台，说明交换反应达到平衡状态，故选择加热时间为20min；萃取加热后冷却静置时间为20min、25min、30min的剩余铜溶液浓度较为接近，尤其是静置时间25min和30min的浓度曲线几乎重合（浓度偏差＜0.3%），从实验分析的快捷高效考虑，故确定萃取加热后冷却静置时间为25min。

2.5仪器参数

该间接法以Al3+与Cu（Ⅱ）-EDTA交换反应后溶液中铜离子的减少量，来间接定量原溶液中铝离子浓度，因此首先应使仪器测铜达到最佳灵敏度，从而确保该间接法测铝达到最佳灵敏度。

以试剂空白调零，分别调整仪器的燃烧头高度、燃气流量、铜元素空心阴极灯光谱带宽、铜元素空心阴极灯电流，测定不同参数条件对铝标准溶液吸光度的影响，测定结果如下。

（1）燃烧头高度、燃气流量、光谱带宽对铝标准溶液吸光度的影响。以试剂空白调零，对0.4mg/L铝标准溶液（50ml比色管中铝含量为20µg），分别测定不同燃烧头高度、燃气流量、光谱带宽条件下的铜空心阴极灯吸光度（如图4所示）。

调整仪器铜元素空心阴极灯电流，不同灯电流均进行校零扣空白，然后记录负高压值（校零扣空白后调能量满度100%），并测试不同灯电流下0.4mg/L铝标准溶液的吸光度值，绘制成双Y轴坐标曲线如图6所示。由图6可见，随着灯电流的升高，100%能量满度的负高压值随之降低，扣零点空白后同一溶液的吸光度值也逐步降低。考虑到空心阴极灯的使用寿命和响应值，负高压在350.00～500.00V较好，灯电流较小为佳，综合图5的信噪比灵敏度，则取灯电流2mA，查图6中对应的负高压值为390.5V。

2.6干扰和消除

当试验水样中含有20，000mg/LK+、20，000mg/LNa+、20，000mg/LCl-、20，000mg/LNO3-、10，000mg/LNH4+、50mg/LCa2+、5mg/LMg2+、5mg/LFe2+、2.5mg/LCr3+、2.5mg/LBe2+、0.5mg/LZn2+、1mg/LMn2+、1mg/LMo6+、10，000mg/LSO42-、500mg/LPO43-、500mg/LBr-、500mg/LI-、500mg/LBrO3-时，相对误差控制在5.0%以内，可以认为不干扰本方法对0.4mg/LAl3+的测定。当干扰离子超出以上范围时，可将水样稀释后测定，以消除干扰。

Cr6+超过2.5mg/L稍有干扰。在加入Cu（Ⅱ）-EDTA前，先加入PAN，则1mg/LCu2+及0.1mg/LNi2+对0.4mg/LAl3+无干扰。加入抗坏血酸、硼酸可分别消除Fe3+、F-干扰。若有其他干扰可采用标准加入法。

2.7校准曲线和检出限

校准曲线的测定结果见表2。

3结语

上述数据表明，间接火焰原子吸收法测定水铝含量中，实际样品的精密度小于10%，加标回收率在90%～100%之间，该方法检出限为0.025mg/L，标准曲线线性范围为0.10～1.0mg/L，满足监测需求，是一种行之有效的方法，且该方法具有操作简单、经济效益好等特点，是较为理想的测量废水中金属含量的分析方法，文章介绍了其具体的操作方法，可供参考。随着铝含量测量工艺技术的不断发展，相信火焰原子吸收光度法测定铝含量具有更好的发展前景。

参考文献：

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