微波消解原子吸收光谱法测定腐植酸中钾的方法研究

关键词：

前言

腐植酸是一种无定型的、多种高分子物质的混合物, 由于腐植酸结构的复杂性, 使其具有极为特殊的物理、化学性质和生物活性, 因而在医药、工农业、环保等领域都有广泛的用途[1,2]。

腐植酸中钾的测定有重量法、容量法、火焰光度法、电导滴定法、离子选择电极法等。在腐植酸产品中最常用的是重量法, 此法准确度较高, 也是复混肥国际中钾含量测定的仲裁法, 它的缺点是比较费时。火焰光度法快速、灵敏度高, 但钾含量高时, 因稀释倍数大而产生较大误差。离子选择性电极法也具有方便、快速的特点, 但NH4+严重干扰, 需采取措施消除干扰, 另外它的线性范围也不是很宽, 实际生产中采用不多[3,4]。

本实验通过火焰原子吸收光谱法测定腐植酸中钾的含量, 原子吸收光谱法的产生:当适当波长的光辐射通过含有基态原子的蒸汽时, 其中某些波长的光可以使基态原子激发而本身被吸收, 从而产生原子光谱。由于每种原子只能激发到它特定的激发态, 所以每种原子所能吸收的光量子的能量是不同的, 即被吸收的光辐射的波长不同, 只有波长同激发态相对应的光量子被吸收。

本实验通过湿法消解和微波消解两种前处理方法进行对比, 通过火焰原子吸收光谱法测定腐植酸中钾的含量。

1 实验部分

1.1 试验材料

1.1.1 复混肥腐植酸

1.1.2 试剂

(1) 浓盐酸

(2) 浓硝酸

(3) (1+5) 盐酸:1体积浓盐酸加5体积水

(4) 1mg/L钾标准母液

(5) (1+1) 硝酸:1体积浓硝酸加1体积水

1.1.3 主要仪器

原子吸收仪 (PE AAnalyst 800)

微波消解炉 (CEM-MARS 437-8500传感器)

钾空心阴极灯 (PE AAnalyst 800)

电热板

微量进样器 (岛津配套)

微波消解罐 (CEM-MARS配套)

实验常用玻璃器皿

1.2 试验方法

1.2.1 电热板消解法测定试样中钾的实验

(1) 试样前处理

称取试样腐植酸各1.0000g (精确至0.0001g) , 并不加试样做空白处理, 置于250m L的烧杯中, 加入30m L盐酸和10m L硝酸, 盖上表面皿, 放在电热板上煮沸30分钟后, 移开表面皿, 徐徐蒸发干涸, 再加入5ml盐酸, 再次蒸发干涸, 再加入 (1+5) 的盐酸溶液50m L, 加热煮沸5分钟。冷却后定量转移到250m L容量瓶, 用蒸馏水定容至刻度, 摇匀, 干过滤至塑料瓶中, 供测钾用[5]。

(2) 腐植酸标准曲线绘制

取标准1 mg/m L钾标准母溶液2m L, 20ml (1+1) 硝酸, 至200m L容量瓶中, 用蒸馏水定容至刻度, 配成10ug/m L母液。分别用刻度管准确移取1.00ml, 2.00m L, 5.00m L, 10.00m L, 15.00m L, 20.00m L, 25.00m L, 10ug/m L的钾母液至50ml容量瓶, 并且各加入5m L (1+1) 硝酸, 定容至刻度, 配成系列标准溶液 (每1m L含K分别0.2ug, 0.4ug, 1.0ug, 2.0ug, 3.0ug, 4.0ug, 5.0ug) , 并不加母液做空白。分别在波长为769.9nm和766.5nm下用原子吸收仪上用火焰原子化法测其吸光度, 以吸光度 (A) 为纵坐标, 相应浓度 (C) 为横坐标, 绘制标准曲线。见图1、图2。

1.2.2 微波消解法测定试样中钾的实验

(1) 实验前处理

称取试样腐植酸各0.2000g (精确至0.0001g) , 置于微波消解罐中, 分别加10 m L浓硝酸, 在微波消解炉中进行消解。消解程序:功率:1600W, 使用效率:100%, 升温时间:5min, 梯度升温:120℃ (5min) 、150℃ (10min) 、175℃ (10min) 、185℃ (10min) 。消解完全后, 冷却后定量转移到50m L的容量瓶, 用蒸馏水定容至刻度, 摇匀, 干过滤至塑料瓶中, 供测钾用。

(2) 腐植酸标准曲线绘制

绘制方法同电热板消解。

1.2.3 试样测定

根据对应标准曲线, 采用火焰原子吸收光谱法测定电热板消解和微波消解制备的腐植酸溶液中钾含量时操作条件控制如下:测定腐植酸波长选择766.5nm和769.9nm进行对比, 狭缝宽度取0.7mm;空气流量为17.0 L/min时, 乙炔流量应在2.0L/min。

2 计算结果与分析

2.1 腐植酸溶样优化选择

从表1~表4数据可知:在波长分别为769.9nm和766.5nm时, 同一样品在相同的条件下, 用微波消解的腐植酸比电热板消解的腐植酸所测定钾的含量高, 微波消解有较高的准确度和精密度。同一样品称样量相同的条件下, 用微波消解的腐植酸和电热板消解的腐植酸, 在波长分别为769.9nm和766.5nm时所测定测定钾的含量大致相同。

2.2 回收率实验

回收实验是在测定试样某组分含量 (x1) 的基础上, 加入已知量 (标准样值) 的该组分 (x2) , 再次测定其组分含量 (x3) 。由回收实验所得数据可以计算出回收率。

由回收率的高低来判断有无系统误差存在。对常量组分回收率要求高, 一般为99%以上, 对微量组分回收率要求在90%~110%, 见表5、表6。

在狭缝宽度0.7mm;空气流量17.0L/min, 乙炔流量2.0L/min下。腐植酸在波长为769.9nm和766.5nm测得回收率大致相同, 都符合对微量组分回收率实验要求。

2.3 检出限

连续测定20次空白溶液的吸光度, 用空白平行测定值的标准偏差计算求得检出限。在波长为769.9nm时, 检出限为0.039mg/L;在波长为766.5nm时, 检出限为0.069mg/L。

3 讨论

试样分解效果与称样量, 酸用量, 加热时间及功率的选择, 容器密闭程度的好坏直接有关。在实验之前, 为取得准确的结果数据, 进行了大量的预试验, 以找到最佳的测定溶液稀释度和标准曲线, 提高回收率。

样品消解效果不同:湿法消解后溶液有较多的沉淀且溶液浑浊;微波消解后溶液为黄色透明略有点细小杂质。从数据比较来看样品预处理影响分析结果的精密度、准确度和速度。微波加热直接通过样品吸收能量来快速加热, 同时密闭增压使样品在高温高压下与酸更有效地接触, 不仅加快反应速率, 而且消解完全、彻底。同时由于试剂用量少, 减少了污染, 降低空白值, 试验结果精密度好, 准确度较高。

微波消解的优点:通过温度, 压力参数的控制可以保证消解的质量, 保证完全一致平行性和重复性;与加热板消化相比效率提高4~8倍;挥发性元素不会损失;在许多消化程序中可避免氯酸的使用;由于在密闭条件下, 可以消除环境等导致的污染[6,7]。

4 结论

微波炉聚四氟乙烯密闭容器及酸溶系统分解腐植酸试样, 用原子吸收光谱法测定钾元素的含量。不但节省了大量时间, 而且减少了试剂用量, 降低了空白。剩余的HNO3按本法条件钾元素测定亦无影响, 本法比电热板消解法具有更好的一致性、准确性和精密性。

数据表明:微波消解火焰原子吸收光谱法在狭缝宽度0.7mm;空气流量17.0 L/min, 乙炔流量2.0L/min, 波长为766.5nm测定腐植酸, 测定结果的准确度、精密度和灵敏度都非常满意, 并且在相同条件下所测的回收率都符合实验要求。碱金属由于具有在火焰中易挥发[8], 采用原子吸收光谱法测定有较高的灵敏度、准确度和一定的选择性等优点。

摘要：通过比较微波消解火焰原子吸收光谱法测定腐植酸中钾含量时具有测定结果可靠, 简便, 消耗试样少。本法比电热板消解法具有更好的一致性、准确性和精密性。具有很高的灵敏度和准确度, 并且分析样品范围广, 选择性强, 是最简便、最适用的分析方法。

关键词：微波消解,腐植酸,原子吸收,钾