CN104297174A - 一种快速检测水中汞含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速检测水中汞含量的方法，具体包括以下步骤：a)采用明矾沉淀法制备上清液，制得待测液体样本；b)采用硫酸-硝酸-高锰酸钾消解法消解所述待测液体样本完全汞离子全部转化为二价汞后，将过剩的氧化剂还原；c)采用硼氢化物将所述待测液体样本中的二价汞还原成金属汞；d)采用氢化物原子吸收分光光度法检测所述待测液体样品中汞含量。本发明提供了一种自动化程度高的测定方法，能快速测定各种来源样本中的汞含量，与常规方法相比，操作更为省时省力，具有较高的灵敏度和准确度。
Description
技术领域
本发明涉及化学分析技术领域，具体说，是涉及一种快速检测水中汞含量的方法。
背景技术
汞是具有积蓄性的有毒元素,它进入人体后蓄积在中枢神经、肝和肾脏内,引起有关器官损害和中毒。汞中毒有急性和慢性之分。大剂量汞蒸气吸入或汞化合物摄入，则发生急性中毒，严重时可危及生命。这种急性中毒现今并不多见，主要发生在生产性中毒如汞矿开采、汞合金冶炼等生产工人中。事实上，更常见的，对普通公众威胁更大的则是种种不为人知，来自周围环境的慢性汞中毒。
由于汞在自然界中不仅以金属形态，更以种种有机汞化合物的形态广泛存在。随着自然的演化，环境的各个因素中可能都含有汞，形成汞的天然本底。地壳中汞的平均丰度为0.08ppm，土壤中为0.03～0.3ppm，大气中为0.1～1.0ppt。汞在大气中呈蒸汽态，因而雨水中也有汞，平均浓度为0.2ppb（1ppb为1ppm的千分之一）。水中汞的本底浓度，内陆地下水为0.1ppb，海水为0.03～2ppb，泉水可达80ppb以上，湖水、河水一般不超过0.1ppb。
人类的生产活动可明显加重汞对环境的污染。此种人为污染比重虽不很大，但排放集中，故危害远较自然污染严重。含汞污水对江河湖海的污染即可引起公害病，如水俣病。经食物摄入人体的汞量如今已达到20～30μg/日，严重污染地区甚至高达200～300μg/日﹐这给人类健康构成严重威胁，故汞中毒防治已成为世界各国共同面临的重要课题。
为了防止环境污染造成公众的慢性汞中毒，所以采用一定技术手段，检测环境中的各类汞含量变得十分重要。
现代社会中由于人类生产生活范围的扩大，对水环境的影响日益剧烈。地表径流，地下水及水中沉积物的汞含量呈直线上升趋势。因此在各类水体水质标准中对汞含量都进行了严格的规定。尤其是环境评价标准和环境监测领域，环境水中的汞含量是必测项目。
汞含量的测定方法较多,常用的有原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电化学法、色谱法、ICP2质谱法等。国家标准GB/T15555.1-1995中，汞含量的测定采用冷原子吸收分光光度法，在测汞仪上进行测定。该方法操作比较复杂，测定时需每次加入试样及氯化亚锡还原剂于反应瓶中，且读数要紧盯显示器，记下最高值，反应后的汞经高锰酸钾溶液吸收，因此要时常更换吸收液，显得十分麻烦。
氢化物发生原子吸收光谱法是一种新的痕量分析技术，具灵敏度高、共存元素干扰少，方法简单快速等特点；但未见有将此方法应用于水中的汞含量检测报道。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种快速检测水中汞含量的方法，通过新型氢化物发生原子吸收光谱法来检测水中的汞含量，该方法自动化程度高，操作简单，具有较高的灵敏度和准确度。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供了一种快速检测水中汞含量的方法，具体包括以下步骤：
a)采用明矾沉淀法取得上清液，制得待测液体样本；
b)采用硫酸-硝酸-高锰酸钾消解法消解所述待测液体样本完全汞离子全部转化为二价汞后，将过剩的氧化剂还原；
c)采用硼氢化物将所述待测液体样本中的二价汞还原成金属汞；
d)采用氢化物原子吸收分光光度法检测所述待测液体样品中汞含量。
优选地，所述步骤d)中氢化物原子吸收分光光度法具体操作如下：在酸性溶液中，以硼氢化钾（KBH4）作为还原剂，使汞还原为汞原子蒸气，由载气载入火焰原子化器中，分解为原子态汞蒸气吸收波长253.7nm的共振线，其吸收量与汞含量成正比，与标准曲线***比较定量测得汞含量。
更优选地，所述步骤d）中载气为氩气，测定时载气量为150mL/min。
优选地，所述步骤c)中所述硼氢化物为硼氢化钾或硼氢化钠，且浓度应该为15～25g/L，优选为20g/L。
更优选地，所述步骤c)中所述硼氢化物为硼氢化物配置液，所述硼氢化物配置液中还含有0.2%wt氢氧化钠。
与现有技术相比，本发明提供了一种自动化程度高的测定方法，能快速测定各种来源样本中的汞含量，与常规方法相比，操作更为省时省力，具有较高的灵敏度和准确度；采用氢化物发生原子吸收光谱法来检测水中的汞含量，采用氢化物-原子吸收分光光度法测定水中汞，操作简单、方便、快捷，能达到连续测定的效果，数据准确，且有火焰连续（测峰面积）及火焰微量进样（测峰高）两种测定方法，火焰连续测高浓度的，火焰微量进样测低浓度的，且低浓度的检出限较低；硼氢化钾或硼氢化钠比氯化亚锡反应剧烈，还原效果也比较理想，可避免采用测砷和汞交替使用，氯化亚锡与硼氢化钾反应产生浑浊沉淀物，清洗起来比较困难，对氢化物发生器损害比较大，容易造成堵塞等问题；该方法自动化程度高，操作简单，具有较高的灵敏度和准确度，因此其应用前景十分广阔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细、完整地说明。
实施例中采用的试剂均为分析纯或分析纯以上，水均为蒸馏水或去离子水。所用玻璃器皿均用体积分数50%HNO3浸泡24小时以上再用蒸馏水冲洗干净并烘干。以下实施例中如无特殊说明，试剂和仪器均采用市售品种并按照说明书操作。
实施例1
1、水试样的制备
1.1仪器和材料
蒸馏水或去离子水；混合容器，容积为2L的带密封塞的高密聚乙烯瓶；
明矾（分析纯）；
1.2澄清步骤
量取水样本1L，置于澄清用的混合容器中，加明矾少量以加速硫化物的沉淀和凝结；
而后吸取上清液，并立即测定上清液的PH值，或者按规定分析方法的要求妥善保护贮存上清液。
2、待测液体样本的消解
使用硫酸-硝酸-高锰酸钾消解法，取一定量的上清液于150mL锥形瓶中，加入硫酸-硝酸混酸及高锰酸钾溶液，插上漏斗，置于电热板上加热煮沸10分钟，期间保持高锰酸钾紫色不褪去，若褪色需补加高锰酸钾量，消解完成后，用盐酸羟胺将过剩的氧化剂还原。
3、用氢化物发生器和原子吸收分光光度计测定汞的含量
3.1仪器和材料
岛津原子分光光度计AA-6300C（日本岛津制作所）
流动注射氢化物发生器WHG-102A(北京翰时制作所)
干净的100mL容量瓶10个、500mL容量瓶2个、200mL塑料瓶2个、2mL和5mL、10mL移液管若干个；硫酸、盐酸、硼氢化钾、氢氧化钠、高锰酸钾、蒸馏水或去离子水；
3.2实验步骤
3.2.1.1％载液的配置：用500mL容量瓶，加入5mL盐酸，定容至500mL。
3.2.2.空白的配置：用500mL容量瓶，加20mL硫酸，定容至500mL，加入适量高锰酸钾，以颜色微紫为准，此为4％的硫酸溶液。
3.2.3.配置1μg/mL/Hg母液：根据标液的含量配置出1μg/mL的标液Hg母液。
3.2.4.标准系列的配置：准备好6个100mL的容量瓶，分别加入0mL、1mL、2mL、4mL、6mL、8mL的Hg标准母液，用已配置好的4％的硫酸定溶至100mL。此为系列浓度为0.0,10.0,20.0,40.0,60.0,80.0μg/L的标准溶液。
3.2.5.空白用已配置好的，用剩余的4％硫酸溶液。
3.2.6.硼氢化钾的配置：称取2g硼氢化钾放入塑料瓶中，再加入0.2g氢氧化钠，加蒸馏水定溶至200mL，即配成1%浓度的硼氢化钾。（保存使用期为1周）
3.2.7.样品的稀释配置：用已溶解的样品调酸度至4%硫酸。再稀释至线性范围之内。
3.2.8.样品空白：样品空白与标液空白相同。
3.2.9.样品检测：
a)按照下列表中参数设置原子分光光度计：
| 波长 | 灯电流mA | 狭缝宽nm | 载气流量mL/min |
| 253.7 | 4 | 0.7 | 150 |
b)测试标准品及样品
预热主机，连接主机和氢化物发生器，按选定的工作条件设定仪器，微调燃烧器位置，保证有最大能量通过不加热的石英吸收管，将氢化物发生器的三根管分别***待测液，KBH4液和载液中，按下启动键，发生器会自动定量吸入三种溶液，会合反应后生成金属汞蒸气被载气带入气液分离管，混合气进入火焰燃烧器上的石英管，主机以峰高法读数，按标准系列顺序依次测定标准溶液，绘制标准曲线后测定空白和样品吸光值，以标准曲线法定量。
待测液体样品中汞浓度的计算方法如下：
按以下公式计算汞的浓度
式中：C-水中的浓度，mg/L；
ρ1-由曲线查得浓度值，mg/L；
V1-定容体积，L；
V2-取样体积，L。
c)试验结果
表1样品测定
4、结果分析
4.1硼氢化钾浓度选择对汞吸收信号的影响
采用不同浓度的硼氢化钾溶液作还原剂，按照实验方法测定10ng/mL汞标准工作溶液的吸光度。试验结果表明，硼氢化钾溶液的浓度为20g/L时，吸光度达到最大值，再增大其浓度，吸光度基本不变；但当硼氢化钾溶液的浓度为30g/L时，测定结果不稳定，相对标准偏差增大。本实验选择浓度为20g/L硼氢化钾溶液。
在100mL20g/L硼氢化钾溶液中分别加入0.2～0.7g氢氧化钠作为稳定剂，发现氢氧化钠的用量对测定结果影响不大。本实验选择在100mL20g/L硼氢化钾溶液加入0.4g氢氧化钠。
4.2载气流量对汞吸收信号的影响
按照实验方法对10ng/mL汞标准工作溶液进行试验，测定载气流量对吸光度的影响。试验发现，当载气流量为80～120mL/min时，随着载气流量的增加，吸光度的增幅很大；当载气流量为120～150mL/min时，随着载气流量的增加，吸光度的增幅相对减小；当载气流量大于150mL/min时，随着载气流量的增加，吸光度下降。本实验选择载气流量为150mL/min。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种快速检测水中汞含量的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
a)采用明矾沉淀法取得上清液，制得待测液体样本；
b)采用硫酸-硝酸-高锰酸钾消解法消解所述待测液体样本完全汞离子全部转化为二价汞后，将过剩的氧化剂还原；
c)采用硼氢化物将所述待测液体样本中的二价汞还原成金属汞；
d)采用氢化物原子吸收分光光度法检测所述待测液体样品中汞含量。
2.根据权利要求1所述的快速检测水中汞含量的方法，其特征在于：所述步骤c)中所述硼氢化物为硼氢化钾或硼氢化钠，且浓度为15～25g/L。
3.根据权利要求2所述的快速检测水中汞含量的方法，其特征在于：所述步骤c)中所述硼氢化物浓度为20g/L 。
4.根据权利要求1所述的快速检测水中汞含量的方法，其特征在于：所述步骤c)中所述硼氢化物为硼氢化物配置液，所述硼氢化物配置液中还含有0.2%wt氢氧化钠。
5.根据权利要求1所述的快速检测水中汞含量的方法，其特征在于：所述步骤d)中氢化物原子吸收分光光度法具体操作如下：在酸性溶液中，以硼氢化钾（KBH4）作为还原剂，使汞还原为汞原子蒸气，由载气载入火焰原子化器中，分解为原子态汞蒸气吸收波长253.7nm的共振线，其吸收量与汞含量成正比，与标准曲线***比较定量测得汞含量。
6.根据权利要求5所述的快速检测水中汞含量的方法，其特征在于：所述步骤d）中载气为氩气，测定时载气量为150mL/min。
7.根据权利要求5所述的快速检测水中汞含量的方法，其特征在于：所述汞含量的测定公式为：式中：C-待测液体样品中汞浓度(mg/L),ρ1-由标准曲线查得定量浓度值(mg/L),V1-定容体积（L），V2-取样体积（L）。
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