水体中痕量镍的测定：微波消解处理与 FAAS 测定法

水体中痕量镍的测定：微波消解处理与 FAAS 测定法

专利名称：微波消解FAAS法定量分析水中痕量镍的方法

技术领域：

本发明涉及一种测定水中痕量镍的定量分析方法，具体涉及水中痕量镍的微波消解处理技术及以壬基酚聚氧乙烯-10-醚(NP-10)为活化剂的火焰原子吸收光谱法测定水中痕量镍的测试技术，具体为测定水中痕量镍的FAAS测定方法。

背景技术：

镍主要用于生产不锈钢及镍合金，也是化工生产中常见的催化剂，镍也是人体所必需的微量元素，但人体过量摄入镍对身体有害，会引起皮肤过敏、致癌等。《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）规定镍的最高允许浓度为0.02mg/L，因此测定水中微量镍具有十分重要的意义。目前，水中镍含量的测定主要有以下几种方法：（1）GB/-1989水质中镍的测定：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。该方法的检出限为0.05mg/L，标准曲线的浓度范围为0.2～5.0mg/L。 该方法达不到《生活饮用水卫生标准》（-2006）中镍的最高允许浓度，无法监测饮用水中的镍含量。（2）GB/-1989 水质中镍的测定：丁二酮肟分光光度法，即混酸消解分光光度法。该方法的检测范围为0.25～10.0mg/L，也达不到《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）中镍的最高允许浓度。因此，无法监测饮用水中的镍含量。 （3）“铜镍合金镀液中铜（II）和镍（II）的测定”中采用的方法为：准确移取一定量镀液，用水稀释1000倍，取10ml加2%NaOH调节pH为8.0，定容至50ml容量瓶中，摇匀。

取上述溶液2.0ml于6个容量瓶中，加入氨-氯化铵缓冲溶液、2-(5-溴-2吡啶偶氮)-5-二乙氨基苯酚显色剂和由OP-正丁醇、正庚烷、水组成的增感剂，在35℃反应25min测定吸光度。本方法测定镍的线性范围为0～2.2mg/L。该方法灵敏度高，但操作过程复杂，所用试剂种类多，对环境和操作人员有一定影响。(4)以苄基三乙基氯化铵为增感剂，溴-溴酸钾-甲基​​紫体系的阻抑动力学光度法。 文献“以苄基三乙基氯化铵为增感剂,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)4043)中介绍的方法为:准确量取10ml水样置于蒸发皿中,经低温蒸干炭化,再置于600℃高温炉中反应6h,再用(1+1)HCl 2.0ml酸化,用少量水溶解灰分后转移至容量瓶中,定容,取20ml置于60ml分液漏斗中,萃取分离镍,然后以分光光度法测定镍含量。 线性范围为0～100μg/L，检测限为8.4×10VL。此方法灵敏度高，但操作步骤繁琐，需要提取分离，累计误差大，分析一个样品所需时间超过8h，效果较差，试剂消耗也大。（5）流动注射光散射法《流动注射光散射法测定痕量镍》（光谱实验室，2009，26（6）1473～1474）介绍的方法是取100ml自来水，蒸发浓缩至10ml（或根据镍含量取不同量的实验室或工业废水）用1mol/L NaOH中和至近中性，适当稀释，再进行流动注射进样光散射法测定。检测线为0.171μg/ml，线性范围为570μg/ml。 分析时需用两台泵，操作过程复杂，仪器维护和分析成本高。

(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)：14)中，文中介绍的方法是先用pH为8.0的缓冲溶液对PTFE微柱进行预平衡(内衬纳米碳纤维)，然后取适量水样在错流泵作用下进入微柱进行预富集，最后用0.5mol/L HNO3将吸附柱上的分析物洗脱下来，洗​​脱液用ICP-MS检测，检测限为0.08ng/ml。该方法灵敏度高，但仪器价格相对较贵，操作过程繁琐，操作参数设定过程复杂，不利于普及推广。 (7)浊度萃取预富集火焰原子吸收光谱法《浊度萃取预富集火焰原子吸收光谱法测定水样中痕量镍》(理化测试-化学卷，2008，44(2)：123-124)一文中描述的方法为，将河水样品用0.45μm孔径滤膜过滤，除去水中悬浮颗粒，6℃冰箱保存，取适量水样于10ml离心管中，依次加入8x10^1101/16-磷酸钠0.2ml、pH为9.18的硼砂缓冲溶液0.1ml、30%X-.6ml，定容至10ml，摇匀，置于100℃恒温水浴中加热25min，趁热离心，3000r·min-1，离心5min，分离后溶液在冰浴中冷却至0℃附近，使表面活性剂相转变为粘稠液相，弃去水相，加入0.5ml硝酸-甲醇混合液（=1.9）降低表面活性剂相粘度，将溶液直接送入仪器进行火焰原子吸收测定。

检出限为3./L，该方法灵敏度高，操作过程繁琐耗时长，需冰浴、离心提取，分析成本高，不利于推广应用。上述测定水体中痕量镍的方法要么灵敏度低达不到水体中镍的检出限，要么操作步骤多、流程繁琐、累积误差大，要么使用仪器庞大、价格昂贵，造成仪器维护成本高，要么使用试剂用量大，污染环境和操作人员，要么分析时间长，没有效果，都不同程度地存在着弊端，不适宜推广应用。

发明内容

1、发明目的：本发明提供一种微波消解FAAS法测定水中痕量镍的定量分析方法，利用微波消解处理水样，采用表面活性剂活化火焰原子吸收光谱法测定水中痕量镍。目的在于克服目前测定水中痕量镍方法存在的种种弊端，达到分析过程中可用常规仪器，操作简便、快速、灵敏、试剂用量少、污染小、分析准确度和精密度高的效果。 2、技术方案本发明是通过如下技术方案实现的微波消解FAAS(火焰原子吸收光谱法)测定水中痕量镍的定量分析方法，其特征在于该方法包括如下步骤：(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10.0ml 70.0％硝酸、1.0ml 40.0％氢氟酸和1.0ml 30.0％过氧化氢的混合溶剂，盖上罐盖，装入保护套，放上防爆膜，同时配制空白溶液，然后放入微波消解仪中进行消解。消解程序完成后，当温度显示为38-42℃时，开启微波消解仪，取出消解罐，将样品转移至烧杯中，在电炉上加热。

5、加热微沸除去酸，稀释至刻度，备用； （2）工作曲线的绘制 配制镍标准贮备液和标准溶液，分别取0.00、1.00、3.00、6.00、9.00、12.00、15.00 ml 5.0μg/ml镍标准溶液于25 ml容量瓶中配制成工作液，加入5.0 ml pH值为3.5的乙酸-乙酸钠缓冲溶液和4.0 ml 1.0%（m/V）表面活性剂壬基酚聚氧乙烯-10-醚（NP-10），用1.0%硝酸稀释至刻度，测工作液吸光度，建立回归方程或绘制工作曲线； （3）样品吸光度测定取经微波消解处理后的待测水样置于容量瓶中，加入5.0 ml pH 值为3.5 的乙酸-乙酸钠缓冲溶液和4.0 ml 1.0%（m/V）NP_10，用1.0%硝酸定容后，测定水样和空白液的吸光度；（4）根据工作曲线或回归方程计算待测水中的镍含量。定量依据遵循比尔定律，水样与空白液吸光度之差与镍含量呈线性关系，回归方程为ΔΑ=0.143X（μg/ml）-0.002，S*ΔA为样品与空白液吸光度之差，X为测试体系中镍的浓度（P g/ml）。水中镍含量计算公式为

^ 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计算出的容量瓶中的镍含量，μg/ml；C-水体中的镍含量，μg/ml；V2-吸光度测定的取样体积，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消解后样品体积/V消解后定容体积。本方法检测范围为1.2×10-3 g/L，检出限为1.5×10-3 g/L。上述步骤（1）中，当水体中的镍含量低于本方法检出限时，将水样低温蒸发浓缩后再消解； 若水样中含有悬浮颗粒，则先经孔径为0.45μm的滤膜过滤后取样。上述步骤(1)所述的微波消解仪的消解压力为2.5MPa，消解时间为10min。步骤(1)中取出消解罐将样品转移至烧杯中，在电炉上加热煮沸赶酸，至体积达2.4ml时定容至5.0ml备用。上述步骤(2)、(3)所述的pH值为3.5的乙酸-乙酸钠缓冲溶液为测试试剂，1.0%表面活性剂壬基酚聚氧乙烯-10-醚(NP-10)为活化剂。 上述步骤(2)、(3)中采用火焰原子吸收光谱仪测定吸光度，测定条件为：(1)镍空心阴极灯测定波长为232nm；(2)狭缝宽度为0.100nm；(3)灯电流为2.0mA；(4)空气-乙炔流量比为4∶1。3.优点与效果本发明提供了一种微波消解FAAS法测定水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前处理，根据水样与空白液的吸光度差值与壬基酚聚氧乙烯-10-醚(NP-10)活化下的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。 该方法具有以下优点：（1）提出了一种低温蒸发浓缩联合微波消解处理复杂环境水体的方法，实现了一种加热快速均匀、高效节能、选择性好、安全清洁的样品前处理方法。

(2)火焰原子吸收光谱法即FAAS测定痕量镍，采用缓冲溶液作为测试试剂，消除背景吸收的影响；采用壬基酚聚氧乙烯-10-醚(NP-10)表面活性剂作为活化剂，提高镍原子在火焰中的原子化效率，提高测定灵敏度。(3)采用选择性好、干扰少、灵敏度高、操作简便的火焰原子吸收光谱仪进行测定，提高分析速度和测定精度，仪器维护成本低。(4)测试过程中试剂用量少，节省了测定成本，减少了对环境的污染和对人体的危害；本发明可将样品分析时间缩短至3小时以内。(5)整个测试过程简便、快速、灵敏、准确，广泛应用于自来水、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如下微波消解FAAS法测定水中痕量镍的定量分析方法1.设备与试剂(1)3510火焰原子吸收分光光度计_；(2)镍空心阴极灯_；(3)SZ-93全自动双级纯水蒸馏器_；

(4) 电子分析天平，精度为 0.000 Img； (5) MDS-8 型微波消解仪； (6) 万能电炉； (7) pHS-25 型 pH 计； (8) pH 为 3.5 的乙酸-乙酸钠缓冲溶液； 0.01g/ml NP-IO； (1.0%、70%、1+1) HNO3； 30% H2O2； 40% HF； (9) 镍标准原液及标准溶液的制备 准确称取 1.000g 镍粉放入 200ml 烧杯中，加（1 1）硝酸 10.0ml 低温加热溶解，再稀释至 1.0%硝酸，使用时根据需要用蒸馏水逐级稀释至 1.0μg/ml～5.0μg/ml。 2.原子吸收光谱仪测定条件原子吸收光谱仪测定条件如表1所示。表1火焰原子吸收光谱仪仪器操作条件

权利请求

一种微波消解FAAS法测定水中痕量镍的定量分析方法，其特征在于包括如下步骤： (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10.0ml 70.0%硝酸、1.0ml 40.0%氢氟酸和1.0ml 30.0%过氧化氢的混合溶剂，盖上盖子，插上保护套，放上爆破膜，同时制备空白溶液，然后放入微波消解仪中进行消解。 待消解过程完成后，当温度显示为38～42℃时，开启微波消解仪，取出消解罐并将样品转移至烧杯中，在电炉上加热至微沸脱酸，稀释至刻度，备用； (2)工作曲线的绘制配制镍标准贮备液和标准溶液，分别取0.00、1.00、3.00、6.00、9.00、12.00、15.00 ml 5.0 μg/ml镍标准溶液于25 ml容量瓶中配制成工作液，加入5.0 ml pH值为3.5的醋酸乙酸钠缓冲溶液和4.0 ml 1.0%表面活性剂壬基酚聚氧乙烯十醚(NP 10)，用1.0%硝酸稀释后，测定工作液吸光度，建立回归方程或绘制工作曲线； (3)样品吸光度的测定取微波消解后的待测水样置于容量瓶中，加入pH值为3.5的乙酸乙酸钠缓冲溶液5.0 ml和1.0%NP-10 4.0 ml，用1.0%硝酸稀释，然后测定水样和空白液的吸光度； (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，水样与空白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，其中ΔA为样品与空白液吸光度的差值，X为测试体系中镍的浓度(μg/ml)。 水中镍含量的计算公式为C=X(μg/ml)×25.0(ml)V2×n1×n2，式中X为由工作曲线查得或由回归方程计算出的容量瓶中的镍含量，μg/ml；C为水中镍含量，μg/ml；V2为吸光度测定的取样体积，ml；n1为水样的蒸发浓缩倍数，n1=浓缩前V取样体积/浓缩后V体积；n2为消解体积变化率，n2=V消解样品体积/消解后V定容体积。

2.根据权利要求1所述的微波消解FAAS测定水中痕量镍的定量分析方法，其特征在于该方法的检测范围为1.2×10_5g/L～3.0×10_3g/L，检出限为1.2×10_5g/L。

3.根据权利要求1或2所述的微波消解FAAS定量分析水中痕量镍的方法，其特征在于步骤（1）中，当水中镍含量低于本方法检测限时，将水样低温蒸发浓缩后消解；若水样中含有悬浮颗粒，则先经孔径为0.45μm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定量分析水中痕量镍的方法，其特征在于步骤（1）中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定量分析水中痕量镍的方法，其特征在于步骤（1）中，将样品从消解罐中取出并转移至烧杯中，在电炉上加热至微沸以赶出酸，当体积达到2.4ml时定容为5.0ml备用。

6.根据权利要求1所述的微波消解FAAS定量分析水中痕量镍的方法，其特征在于上述步骤(2)、(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，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定量分析水中痕量镍的方法，其特征在于步骤（2）和步骤（3）中均采用火焰原子吸收光谱仪测量吸光度，测量条件为：（1）镍空心阴极灯测量波长为232nm；（2）狭缝宽度为0.100nm；（3）灯电流为2.0mA；（4）空气与乙炔流量比为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，以壬基酚聚氧乙烯-10-醚(NP-10)为活化剂，根据火焰原子吸收光谱仪测得的水样与空白液的吸光度差值与镍含量按照回归方程或工作曲线建立线性关系得到镍含量。该方法具有微波消解前处理工艺简单、试剂用量少、环保、省时、高效等优点，是一种快速、准确、灵敏、适用范围广的测定水中镍含量的分析方法。

文件编号G01N1/

公开日期 2011 年 2 月 9 日 申请日期 2010 年 9 月 3 日 优先权日期 2010 年 9 月 3 日

发明人：关晓彤、李亮、白小林、赵丽杰、赵丽萍申请人：沉阳工业大学