背景介紹

鋁在自然界中存在于多種含鋁礦物和粘土中，在地殼中含量僅次于氧和硅。天然水中鋁含量受降塵、降水和土壤組成的影響,尤其在酸雨地區(qū)的地面水中，鋁濃度可增高。各種鋁鹽作為凈水劑被廣泛應(yīng)用于飲用水處理工藝中。人類生活息息相關(guān)的水中也存在鋁的化合物, 許多溶于水的鋁無機(jī)化合物會(huì)隨廢水排入環(huán)境中, 就將以溶解態(tài)長期存在, 并通過飲用水對人和溫血?jiǎng)游锂a(chǎn)生危害。近十年的研究表明,飲用水中鋁更易被人體吸收,通過體內(nèi)蓄積參與人體許多生物化學(xué)反應(yīng),能將體內(nèi)必需的營養(yǎng)元素和微量元素置換流失或沉積,干擾破壞各部位的生理功能,導(dǎo)致人體出現(xiàn)諸如鋁性腦病、鋁性骨病、鋁性貧血等中毒病癥。鋁元素并非是人體的必需成分，近年來由于流行病研究方面的進(jìn)展，顯示鋁對人體的神經(jīng)系統(tǒng)有潛在的危害。1998年美國環(huán)保局（EPA）將鋁納入飲用水污染物的名單，并作了如下陳述：對飲用水中鋁污染的風(fēng)險(xiǎn)性質(zhì)做更深入研究是非常有必要的，因?yàn)殇X分布廣泛。據(jù)報(bào)道美國自來水協(xié)會(huì)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，自來水中殘留鋁含量的平均值約為0.12mg/L，而我國部分水廠的自來水鋁含量的平均值約為0.29mg/L。

原有水中鋁的測定使用分光光度法，步驟繁瑣,且需加入鋁試劑、鉻天青等多種化學(xué)試劑，其受水濁度、色度以及其他因素的干擾, 準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性均不理想。而采用石墨爐原子吸收風(fēng)光光度法測定鋁元素，選擇性好、靈敏度高、檢測限低，同時(shí)維護(hù)方便，目前較多采用石墨爐原子吸收光度法,波長選用257.4nm檢測鋁含量在500μg/L以下的飲用水樣，也在水中鋁的檢測方面得到廣泛應(yīng)用。本次實(shí)驗(yàn)采用了石墨爐原子吸收光譜法, 對自來水、地表水、地表水源及工業(yè)廢水的水中的痕量鋁進(jìn)行了分析, 該方法簡便快速、結(jié)果準(zhǔn)確、靈敏度高、穩(wěn)定性好。

1.實(shí)驗(yàn)條件

MGA-1000高頻塞曼石墨爐原子吸收分光光度計(jì)（LUMEX公司）；

鋁空心陰極燈。

試劑：鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000mg/mL）。硝酸、鹽酸均為優(yōu)級純。

實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

     MGA系列石墨爐原子吸收采用高頻塞曼技術(shù)（高達(dá)50K Hz）結(jié)合STPF穩(wěn)定溫度平臺(tái)，有效消除基質(zhì)干擾，提選擇性好、靈敏度高、檢測限低。快速升溫速率（*高7000℃/秒），有效提高原子化效率和靈敏度，實(shí)現(xiàn)重金屬含量的高精度痕量分析，儀器設(shè)計(jì)精巧，一體化冷卻循環(huán)水，儀器兼容性和適用性較高，符合GB5009，EPA 200.12，ISO 11174:1996，GB/T-17141-1997，HJ-748-2015，HJ-673-2013，HJ-737-2015等方法標(biāo)準(zhǔn)。

2.儀器操作條件選擇

     波長： 燈電流：  測量模式：峰面積。石墨爐工作程序見表1：

3.校準(zhǔn)曲線繪制

     配置標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為100ng/mL，在儀器條件下，測定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，如下所示。

4.水樣采集

     按《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》中《水樣的采集與保存》進(jìn)行，用500m瓶盛裝水樣，加入硝酸，使水樣中含1%硝酸

5.水樣測定

     將鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液1000mg/mL用1%硝酸逐級稀釋成100ng/mL標(biāo)準(zhǔn)使用液,由儀器自動(dòng)配制標(biāo)準(zhǔn)系列。進(jìn)樣鋁質(zhì)量為0、1000、2000、5000;制備液為1%硝酸,基體改進(jìn)劑為100mg/L硝酸鎂。儀器在*佳工作條件下,按設(shè)定條件及程序依次測定標(biāo)準(zhǔn)曲線和樣品,進(jìn)樣體積20μl,基體改進(jìn)劑5μl,進(jìn)樣總體積25μl。采用峰面積模式定量,每測10個(gè)樣品進(jìn)行1次標(biāo)準(zhǔn)校正。

1.分析線選擇

     生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)中鋁的限值為0.2mg/L,在對自來水、地表水、地表水源水的日常檢測中,發(fā)現(xiàn)有些樣品已達(dá)到或超過這一限值。不同波長下進(jìn)樣10μl標(biāo)準(zhǔn)溶液產(chǎn)生0.2Abs吸光值所需的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度。若選用396.2、309.3nm作為分析線,由于其靈敏度較高樣品需多次稀釋,造成檢驗(yàn)過程繁瑣且易引入誤差。考慮所測樣品待測元素的含量范圍及元素?zé)舻膹?qiáng)度,選用次靈敏線257.4nm作為分析線,絕大部分水樣可直接測定,個(gè)別水樣通過減少進(jìn)樣量即可測定結(jié)果。

2.鋁的灰化溫度的選擇

     本實(shí)驗(yàn)采用一定濃度的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液在其他溫度條件不變時(shí), 灰化溫度從300℃上升到1700℃對該鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行了吸光度的測定, 所得到的相應(yīng)吸光度, 以溫度值對吸光度值作圖繪制灰化溫度優(yōu)化曲線,在灰化溫度較低時(shí),對應(yīng)的吸光度值也較低, 在灰化溫度為1400℃時(shí)吸光度值出現(xiàn)峰點(diǎn), 隨著灰化溫度的繼續(xù)升高出現(xiàn)灰化損失, 因此本實(shí)驗(yàn)選擇灰化溫度為1400℃。

3.鋁的原子化溫度的選擇

     本實(shí)驗(yàn)采用一定濃度的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液在其他溫度條件不變時(shí),原子化溫度從2000℃上升到2600℃對該鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行了吸光度的測定, 所得到的相應(yīng)吸光度, 以溫度值對吸光度值作圖繪制原子化溫度優(yōu)化曲線 , 隨著溫度升高, 吸光度值不斷增大, 在2300℃到2600℃時(shí)吸光度出現(xiàn)峰值, 由于溫度過高將損害石墨管的壽命, 因此本實(shí)驗(yàn)選擇2300℃為原子化溫度。

4.基體改進(jìn)劑的選擇

    在石墨爐原子吸收光譜分析中, 為了減少或消除基體組分的背景干擾，常用基體改進(jìn)技術(shù)。本實(shí)驗(yàn)采用硝酸鎂做為基體改進(jìn)劑。硝酸鎂可使鋁變成難揮發(fā)性化合物, 適當(dāng)提高灰化溫度, 可使背景干擾物質(zhì)在原子化前被揮發(fā)除去。分別對鎂含量為0、10、50、100、200、500mg/L的硝酸鎂溶液體系進(jìn)行吸光度測試, 結(jié)果表明, 鎂含量在100-200mg/L時(shí), 吸光度*為理想。本實(shí)驗(yàn)選擇加入100mg/L硝酸鎂的體系做為基體改進(jìn)劑。

5.精密度實(shí)驗(yàn)

     平行稱取2份水樣品, 按本試驗(yàn)方法,在所選的工作條件下,測定鋁的含量, 結(jié)果見下表：

     由上表可看出，采用石墨爐原子吸收光譜法測定水樣中鋁的含量的方法具有良好的精密度。

6.加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

     準(zhǔn)確稱取已知鋁含量的試樣, 置于50ml容量瓶中, 試樣中鋁含量為2.5ug/L，加入不同濃度的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液, 依照此法在規(guī)定條件下做回收試驗(yàn), 結(jié)果見下表：

     由上表可以得出，采用石墨爐法測定各類水樣中痕量鋁的含量,具有良好的準(zhǔn)確度。

      通過上述實(shí)驗(yàn),對不同水樣中鋁的測定的精密度為0.98%-1.45%，回收率為98.4%-99.2%，具有較好的準(zhǔn)確度和精密度, 且方法簡便易行, 能廣泛地應(yīng)用于各種水樣中鋁的測定。