探讨石墨炉原子吸收光谱法测定工作场所空气中的钒及其化合物

2020-09-18 291 上传者：管理员

摘要：建立石墨炉原子吸收光谱法测定工作场所空气中的钒及其化合物。样品用微孔滤膜来采集,用混合酸消解液进行消解,在318.4nm波长下,用原子吸收石墨炉光谱法进行测定。结果显示,该法线性范围为0～0.2μg/ml,回归方程相关系数为0.9996,方法检出限为0.003μg/ml,最低检出浓度为0.0004mg/m3,相对标准偏差为0.3～1.6%,回收率为94.0～103.3%。提示,该方法适合工作场所空气中钒及其化合物的测定。

关键词：
安全科学
工作场所
微孔滤膜
石墨炉原子吸收光谱测定法
钒
加入收藏

钒是一种灰色金属,自然界以+3价存在,五氧化二钒(V2O5)是最常见的钒化合物。钒及其化合物的主要毒作用是对皮肤黏膜,包括眼和呼吸道黏膜的刺激作用;对呼吸系统、神经系统、心血管系统、新陈代谢等方面也有不同程度的影响,并能引起急性、慢性的中毒反应[1]。目前工作场所空气中的钒及其化合物的测定常规采用的是酸消解-N-肉桂酰-邻甲苯羟胺分光光度法[2],该方法试剂多样复杂,操作过程繁琐,灵敏度较低,方法中使用的氯仿溶液不但容易产生实验误差,而且氯仿溶液具有毒性,在萃取过程中稍有不慎就会危害操作人员身体健康。我们参照《中华人民共和国国家环境保护标准HJ673-2013水质钒的测定石墨炉原子吸收分光光度法》[3],建立了工作场所空气中钒及其化合物的石墨炉原子吸收光谱测定法。

1、材料与方法

1.1材料

1.1.1仪器

微孔滤膜,孔径为0.8μm。采样夹,滤膜直径为37或40mm。小型采样夹,滤料直径为25mm。空气采样器,流量范围为0～2和0～10L/min。三角烧瓶:50ml,比色管:10ml,数显型电热板。PEAA800原子吸收分光光度计,配石墨炉原子化器(美国PE)。钒空心阴极灯。

1.1.2试剂

实验用硝酸、高氯酸均为优级纯,水为去离子水,0.2%(体积分数)的硝酸溶液,500μg/ml的钒标准储备液(环境保护部标准样品研究所GSB07-1256-2000100406),100.0μg/ml的钒标准应用液(将钒标准储备液用水稀释为100.0μg/ml的钒标准应用液)。

1.2方法

1.2.1采样

以GBZ159-2004《工作场所空气中有害物质监测采样规范》为依据[4],短时间采样:在采样点,采样夹装上微孔滤膜,流量为5.0L/min,采集时间为15min;长时间采样:采样点处,小型采样夹装上微孔滤膜,流量为1.0L/min,采集时间为2～8h。样品采集完,将采样夹打开,用镊子小心取出微孔滤膜,将其接尘一面朝里对折两次,置于清洁的塑料袋或纸袋内运输和保存。样品可长期在室温下保存。样品空白:在采样点,打开装好微孔滤膜的采样夹,立即取出滤膜,放入清洁的塑料袋或纸袋中,然后同样品一起运输、保存和测定。每批次样品不少于2个样品空白。

1.2.2仪器工作条件

测定波长为318.4nm。灯电流为25mA。根据仪器推荐条件和优化试验确定干燥温度为110～130℃,时间为30s;灰化温度为1000℃,时间为20s;原子化温度为2450℃,时间为6s;净化温度为2500℃,时间为5s。进样量为10μl。

1.2.3标准曲线的绘制

在6支比色管中,分别移取0.0、4.0、8.0、12.0、16.0、20.0μl钒标准应用液,加硝酸溶液稀释到10.0ml,配制钒标准曲线,浓度为0.00、0.04、0.08、0.12、0.16、0.20μg/ml。在318.4nm波长下,选定好仪器工作条件,进样10μl,进行测定。以吸光度值对相应的钒浓度(μg/ml)绘制标准曲线。

1.2.4样品处理及测定

将采过样的滤膜放入三角烧瓶中,加入5ml的1∶9高氯酸-硝酸混合消解液,在200℃左右的电热板上,加热消解,至消解液基本挥发干时,取下放冷。加入10.0ml硝酸溶液,摇匀,待测。若样品溶液中的钒浓度超过了标准测定范围,用硝酸溶液稀释后进行测定,计算结果时需要乘以其稀释倍数。

1.2.5数据处理

将采样体积换算成标准采样体积:

V0=V×293273+t×P101.3 (1)

V0-标准采样体积,L;V-采样体积,L;t-采样点的温度,℃;P-采样点的大气压,kPa。

计算空气中钒的浓度:

C=C0×10V0 (2)

C-空气中钒的浓度,mg/m3;C0-测得样品溶液中钒的浓度,μg/ml;V0-标准采样体积,L;10-样品溶液的体积,ml。

2、结果

2.1石墨炉灰化温度的选择

由于灰化温度对钒的测定结果影响较大,故对浓度为0.20μg/ml的钒溶液,在原子化温度为2450℃时,于不同灰化温度下测定钒的吸光度值,绘制钒的吸光度值与灰化温度关系曲线。由图1可见,随着温度的增加,钒的吸光度值变化不大,在1000℃时吸光度值较高,当温度上升到1200℃时吸光度值开始减小,考虑到灰化温度过高会使钒元素受到损失而影响测定结果。因此,本方法确定钒的灰化温度为1000℃,时间为20s。

图1钒的灰化温度曲线

2.2标准曲线的线性及检出限

在0～0.2μg/ml浓度范围内对钒标准溶液进行测定,线性关系良好。线性方程为A=0.76871C-0.00220,相关系数为0.9996。对浓度为0.01μg/ml的样品溶液进行11次测定,由测定值计算钒浓度的平均值和标准差,按3倍标准差所对应的钒的浓度计算检出限为0.003μg/ml,由公式(2)计算得出最低检出浓度为0.0004mg/m3(以采集75L空气样品计)。

2.3方法的精密度

取微孔滤膜18张,分成3组,每组6张,分别加入4.0、12.0、20.0μl的钒标准应用液,配成低、中、高3个浓度的样品。每个浓度测定6次,计算相对标准偏差,评价方法精密度,结果见表1。

2.4方法的回收率

采用与精密度实验相同的分组方法,加入不同体积的钒标准应用液,制成加标样品,按方法流程进行加标样品处理和测量。见表2。

2.5方法的应用

应用本法测定了某企业工作场所空气中钒的含量,由于现场设施防护效果较好,测定结果全部低于国家标准规定的最低检出浓度。

表1精密度试验结果

注:RSD%—相对标准偏差。

表2回收率试验结果

3、小结

钒及其化合物在冶金工业、化学工业、燃烧炉、陶瓷玻璃工业、照相工业、黑色染料和纺织工业上均有职业接触[1]。本文建立的工作场所空气中的钒及其化合物石墨炉原子吸收光谱测定法,操作简单、快速,灵敏度高,精密度好(相对标准偏差在0.3～1.6%),方法回收率为94.0～103.3%。该方法适合工作场所空气中钒及其化合物的测定。

参考文献:

[1]何凤生.中华职业医学[M].北京:人民卫生出版社,1999:276-278.

[2]赵承礼.GBZ/T300.29—2017工作场所空气有毒物质测定钒及其化合物[S].北京:人民卫生出版社,2017.

[3]环境保护部.HJ673—2013水质钒的测定石墨炉原子吸收分光光度法[S].北京:中国环境科学出版社,2013.

[4]徐伯洪,闫慧芳,梁禄,等.GBZ/T159-2004工作场所空气中有害物质监测采样规范[S].北京:中华人民共和国卫生部,2004.

祝蕾,史少平,孙玉凤,王诗萌,吕蒙,徐彦.工作场所空气中的钒石墨炉原子吸收光谱测定法[J].工业卫生与职业病,2020,46(05):425-426.