火焰原子吸收光谱法测定水中镍（Ⅱ）元素的含量

     镍(Ni)是一种常见的过渡元素, 也是人类、动植物新陈代谢过程中必需的微量元素。水中镍是环保水质监测的分析项目, 我国 GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》中镍的最高允许量为0. 02 mg / L[1]

目前，水中镍的检测方法有分光光度法[2-4]，火焰原子吸收法[5-6]，石墨炉原子吸收法[7-8]，电感耦合等离子体光谱法[9-10]，色谱法[11-12]以及其它分析方法[13-16]。本文采用D412螯合树脂作为富集柱的填充材料，研究了在线富集分离装置和火焰原子吸收光谱法联用测定水样中镍（Ⅱ）元素的含量。实验优化了流动注射在线预富集的试验条件，包括富集柱填充方式,试验的酸度,洗脱液种类,洗脱液酸度,洗脱速度,进样速度。同时对富集柱所用材料的吸附容量以及富集柱的长期稳定性进行了研究。在最佳试验条件下,进行了水样中镍含量的测试,结果满意。该方法具有灵敏、快速、重现性好等特点。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

SP-3801火焰原子吸收光谱仪（上海光谱仪器有限公司）

SP-3980在线富集分离装置（上海光谱仪器有限公司）

PHS-3B 精密pH 计 (上海雷磁仪器厂)；

镍空心阴极灯（河北宁强光源有限公司）

镍标准溶液:1.000g/L（上海计量测试研究总院）

试剂：硝酸、盐酸为优级纯，氨水、乙醇、醋酸铵等所用试剂均为分析纯；实验用水为

二次去离子水。

1.2 仪器工作条件

测定波长232.0nm，光谱带度0.7nm，灯电流3.0ｍＡ，空气流量7L/min,乙炔流量1.4L/min,燃烧头高度7.5mm，氘灯扣背景。1.3 富集柱的制备

D412螯合树脂的预处理：将D412螯合树脂过孔径为0.125mm筛，用水漂洗后浸泡于乙醇（95+5）溶液中放置一晚，次日再用水漂洗，然后依次用3mol/L硝酸、水、0.2mol/L乙酸铵溶液浸泡漂洗，自然晾干后备用。

装柱：使用长度10cｍ聚乙烯软管或硅橡胶软管（软管的外径为5mm，内径3mm）一端用处理过的海绵封住，切面离端口的距离为1cｍ，灌入0.2克的D412螯合树脂，另一短的切面离端口的距离也为1cｍ，两端分别与流动注射系统的阀门相连接。富集柱的形状见图1。

图1. 富集柱

1.4 样品溶液的制备

水样品加硝酸（2+98）溶液固定，适用0.45μm的滤纸过滤。移取水样50ml至100ml容量瓶中，用0.4mol/L的乙酸铵溶液定容，混匀后待用。

2 结果与讨论

2.1 流动注射在线条件的优化选择

2.1.1 D412树脂的吸附容量

    本文对D412树脂吸附镍（Ⅱ）的效果进行了实验研究，实验测的D412树脂吸附容量为:150mg/g，即1克树脂最大可吸附镍（Ⅱ）150mg。

2.1.2富集柱的填充方式选择

分别采用湿法和干法法进行柱子的填充。湿法填充即树脂在潮湿的情况下进行填充，干法填充即树脂在干燥的情况下进行填充。湿法填充费事，费时。干法填充方便，高效。因此，实验使用的富集柱采用干法填充。

2.1.3 样品介质酸度的影响

螯合树脂含有弱酸性的亚胺基二乙酸活性基团，溶液的酸度直接影响其对Ni（Ⅱ）的富集程度。用乙酸铵溶液和氨水调节样品的pH值，经过富集、洗脱和测定，试验选择吸附介质酸度为pH=6。

2.1.4进样速度的选择

    采用蠕动泵进样方式，通过改变蠕动泵转速调整进样速率，同时改变进样时间保持进样量为20mL。结果表明：进样速率不大于5mL·min-1 时，富集柱吸附效果佳。试验选择进样速率为5mL·min-1 。

2.1.5 洗脱溶液的选择

    硝酸、盐酸作为洗脱液，进行了研究。结果表明，硝酸及盐酸均可有效洗脱Ni（Ⅱ），本实验选择硝酸作为洗脱液。

2.1.6 洗脱液酸度的选择

试验选择硝酸作洗脱液，在固定其它条件的情况下，研究了不同浓度洗脱液对镍（Ⅱ）洗脱效果的影响。实验表明：当洗脱液浓度在3mol·L-1及以上时，镍（Ⅱ）的洗脱效果达到平稳状态((见图2))。故选择3mol·L-1硝酸溶液作为洗脱液。

图2. 洗脱液浓度对镍(Ⅱ)洗脱效果的影响

2.1.7 洗脱液用量的选择

试验选择硝酸作洗脱液，在固定其它条件的情况下，考察了不同体积的洗脱液对洗脱效果的影响,实验结果见下表2。 本实验选择2.5毫升洗脱液进行洗脱。.

表2:洗脱液用量对吸光度的影响

2.1.8 洗脱速度的选择

    固定其它条件不变，研究了不同洗脱速度情况下，洗脱速度对洗脱效果的影响。经实验测试得到如下结论：当洗脱速度为此时7.5mL/min时，洗脱效果最佳(见表3)。

表3:洗脱速度吸光度的影响

2.2 干扰实验

    按试验方法对50μg·L-1镍（Ⅱ）标准溶液进行测定，当相对误差在±５％以内时，下列共存离子不干扰测定：30g·L-1 Na+, 10 g·L-1 K+, 0.2g·L-1 Mg2+, 0.2 g·L-1Ca2+, ,10 g·L-1SO42-, 5 g·L-1 HCO3-,50 g·L-1 Cl-不干扰测定。

2.3 标准曲线、检出限和富集系数

按试验方法对0，2.5，5，10，20，30，50μg·L-1的镍（Ⅱ）标准溶液进行测定。镍（Ⅱ）的质量浓度在50μg·L-1以内呈线性，线性回归方程为A＝0.0044ρ＋0.0052，相关系数0.9994。以空白溶液11次测定的标准偏差的3倍求得检出限为0.35μg·L-1。100μg·L-1镍（Ⅱ）标准溶液20mL经富集、洗脱，测定结果与未经富集洗脱的溶液相比，富集系数约为25。

3. 样品测定

   按照最佳实验条件对自来水及河水中样品中镍(II)的含量进行测定，同时做加标回收实验，测结果见表4。

表4:分析结果

4.结 论

    采用流动注射在线富集分离与火焰原子吸收联用,在试验选择的最佳工作条件与参数下, 当样品进样20mL时，镍的测定灵敏度可提高25倍；线性范围0~50μg/L，该方法的检出限 (3S，n=11)0.35μg/L，回收率为96%-101%，相对标准偏差2.5%~3.1%。将该方法用于水样中Ni（Ⅱ）元素含量的测定，结果满意。