⚗️ 水和废水中的总铬——原子吸收光谱法:氧化亚氮/乙炔火焰(方法 A)和电热原子化(方法 B),357.9 nm
三句话速览
总铬的两种 AAS 方法:在氧化亚氮/乙炔火焰中加镧的火焰法(0。该检测依据 PN-EN 1233:2000 (EN 1233:1996);方法 A(火焰)的范围:0.5–20 mg/l Cr;低于 0.5 mg/l 时先小心浓缩,低于 0.1 mg/l 推荐方法 B。整个程序共 7 个步骤;主要用于:制革厂、电镀厂和金属工业的废水——水法许可中总铬的控制、工业影响地区的地表水和地下水——污染监测、饮用水——铬这一参数的控制(因容许浓度低而用方法 B)。
要点速览
- 标准: PN-EN 1233:2000 (EN 1233:1996)
- 类别: 理化
- 操作步骤数: 7
- 波长: 357.9 nm(两种方法),铬空心阴极灯
- 方法 A(火焰)的范围: 0.5–20 mg/l Cr;低于 0.5 mg/l 时先小心浓缩,低于 0.1 mg/l 推荐方法 B
- 方法 B(ETAAS)的范围: 进样 20 µl 时为 5–100 µg/l Cr;浓度较高时——用较小的进样体积
概述
标准 PN-EN 1233 引入 EN 1233:1996,与描述同一对方法的 ISO 9174:1990 不等效。铬在水中以 III 和 VI 两种氧化态存在;两种方法都测定总铬——两种形态之和——视样品的制备方式而定,作为酸可溶铬或溶解态铬。方法的选择取决于预期浓度。
方法 A(火焰法)用于水和废水,范围为 0.5–20 mg/l 铬。低于 0.5 mg/l 时,可把酸化后的样品小心蒸发到小体积后再测定,注意不要使沉淀析出——但标准告诫说,浓缩会加剧干扰物质的影响,在 0.1 mg/l 以下推荐用方法 B。
方法 B(电热法)涵盖进样 20 µl 时的 5–100 µg/l;浓度较高时用较小的进样体积测定。铬直接在引入电加热石墨管的酸化样品中测定;必要时采用标准加入技术。石墨管应经热解涂层并按制造方的说明加以老化;容许使用 L'vov 平台。由于所测含量极小,标准特别强调在采样和分析的每一环节都有污染的风险。
火焰法中的干扰:所试各离子在下列浓度以下不干扰——硫酸盐 10 000 mg/l、氯化物 12 000 mg/l、钠 9000 mg/l、钾 9000 mg/l、镁 2000 mg/l、钙 2000 mg/l、铁 500 mg/l、镍 100 mg/l、铜 100 mg/l、钴 100 mg/l、铝 100 mg/l、锌 100 mg/l。样品的干残渣不应超过 15 g/l,电导率不应超过 20 mS/cm。潜在干扰的影响,用加铬并加入干扰物质的样品以标准加入法分析来核查。
在波兰的法律秩序中,关于向水体或土地排放废水条件的条例(Dz.U. 2019 poz. 1311)为总铬列出的参比方法有:按 PN-EN ISO 15586 的无火焰原子化原子吸收光谱法、按 PN-EN 1233 的火焰原子化 ASA、按 PN-EN ISO 11885 的电感耦合等离子体原子发射光谱法,以及按 PN-EN ISO 17294-2 的 ICP-MS。
方法原理
方法 A:在 357.9 nm 波长处测量引入氧化亚氮/乙炔火焰的酸化样品中铬的原子吸收,并加镧以限制基体的影响。样品有两种制备方式:测酸可溶铬时——采样后立即用硝酸酸化至 pH 1–2,随后向 90 ml 样品中加 1 ml 30 % 过氧化氢和 1 ml 硝酸,煮沸并蒸发至约 50 ml(绝不可蒸干),加入 10 ml 1.5 mol/l 硝酸,移入 100 ml 容量瓶,加 10 ml 氯化镧溶液(20 g La/l)并用水定容;测溶解态铬时——采样后尽快用 0.45 µm 滤膜过滤,滤液酸化至 pH 1–2,并用滤液把装有 10 ml 镧溶液的 100 ml 容量瓶定容。校准由 50 µg Cr/ml 的标准溶液配制——至少五个溶液(0.5、1、2.5、5 和 10 mg/l),每 100 ml 另加 2 ml 硝酸和 10 ml 镧溶液。方法 B:铬直接在注入电加热石墨管的酸化样品中测定;吸光度在 357.9 nm 处测量,并作背景校正(非特征吸收),必要时采用标准加入技术。校准溶液(至少五个,例如 5、10、15、20 和 25 µg/l)由 0.5 µg Cr/ml 的溶液临用前配制;须核对曲线的线性,若有偏离则把范围限于线性部分。铬的储备溶液 1.000 g/l 由 2.825 ± 0.001 g 在 105 °C ± 2 °C 干燥 2 h 的重铬酸钾制得,另加 5 ml 硝酸,补足至 1000 ml;在暗处 pH 1–2 下可保存一年。玻璃器皿使用前在 1.5 mol/l 硝酸中浸泡 24 h 并用水冲洗——不得使用用铬酸洗液清洗过的玻璃器皿。
应用领域
- 制革厂、电镀厂和金属工业的废水——水法许可中总铬的控制
- 工业影响地区的地表水和地下水——污染监测
- 饮用水——铬这一参数的控制(因容许浓度低而用方法 B)
- 垃圾填埋场渗滤液和工艺水——用过氧化氢消解后测定
- 按 Dz.U. 2019 poz. 1311 的参比方法进行测定的实验室(火焰 ASA 用 PN-EN 1233)
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 波长 | 357.9 nm(两种方法),铬空心阴极灯 |
| 方法 A(火焰)的范围 | 0.5–20 mg/l Cr;低于 0.5 mg/l 时先小心浓缩,低于 0.1 mg/l 推荐方法 B |
| 方法 B(ETAAS)的范围 | 进样 20 µl 时为 5–100 µg/l Cr;浓度较高时——用较小的进样体积 |
| 火焰 | 氧化亚氮/乙炔;必须严格遵守制造方的安全说明 |
| 基体改进剂(方法 A) | 氯化镧 20 g La/l——每 100 ml 试液和每个标准溶液加 10 ml |
| 干扰的界限(方法 A) | 硫酸盐 10 000、氯化物 12 000、钠和钾各 9000、钙和镁各 2000、铁 500、Ni/Cu/Co/Al/Zn 各 100 mg/l;干残渣 ≤ 15 g/l,电导率 < 20 mS/cm |
标准
- 标准编号
- PN-EN 1233:2000 (EN 1233:1996)
- 标准名称(波兰语)
- Jakość wody — Oznaczanie chromu — Metody absorpcyjnej spektrometrii atomowej
- 标准名称(英语)
- Water quality — Determination of chromium — Atomic absorption spectrometric methods
分步操作程序
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采样
采入预先用 1.5 mol/l 硝酸洗过并用水冲净的聚乙烯瓶或硼硅玻璃瓶。测定极小浓度时(方法 B)要格外小心,任何环节都不得污染样品。
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酸可溶铬
采样后立即用硝酸把样品酸化至 pH 1–2。向 90 ml 酸化样品中加 1 ml 30 % 过氧化氢和 1 ml 浓硝酸,煮沸并蒸发至约 50 ml——不得蒸干。
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加镧定容(方法 A)
向蒸发后的溶液中加 10 ml 1.5 mol/l 硝酸,移入 100 ml 容量瓶,用移液管加 10 ml 氯化镧溶液,用水补至刻度并混匀。测溶解态铬时:用经 0.45 µm 滤膜过滤并酸化至 pH 1–2 的滤液,把装有 10 ml 镧溶液的 100 ml 容量瓶定容。
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校准
每批之前用 50 µg Cr/ml 的溶液配制至少五个校准溶液(方法 A:0.5、1、2.5、5 和 10 mg/l——每 100 ml 各加 2 ml HNO₃ 和 10 ml 镧溶液;方法 B:例如由 0.5 µg/ml 的溶液配成 5、10、15、20 和 25 µg/l,每 100 ml 各加 1 ml HNO₃,临用前配制)。按与样品相同的路线做空白试验。
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测量——方法 A
按制造方的说明把仪器设定到氧化亚氮/乙炔火焰的 357.9 nm,用一个校准溶液优化吸喷、燃烧器高度和火焰条件,用水把吸光度调零。测量标准系列和空白试验,绘图,随后测量样品——每次测量后吸喷水,必要时修正零点。
-
测量——方法 B
向石墨管中注入能给出满意响应的校准溶液体积(典型为 20 µl),测量空白试验和各标准溶液,核对曲线的线性。样品的测量要作背景校正;怀疑有基体影响时采用标准加入法。
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计算与干扰的核查
由曲线读出样品和空白试验的浓度,计入样品体积和各次稀释,算出以 mg/l(方法 A)或 µg/l(方法 B)表示的结果。所怀疑干扰的影响,用加铬并加入干扰物质的样品以标准加入法分析来核查。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| 带铬灯和氧化亚氮/乙炔燃烧器的原子吸收光谱仪(方法 A) | 严格按制造方的说明操作——N₂O/C₂H₂ 火焰很危险 | — |
| 带电热原子化器和非特征吸收校正的 AAS 光谱仪(方法 B) | 经热解涂层的石墨管,使用前加以老化;容许使用 L'vov 平台 | — |
| 自动进样器或微量注射器 | 方法 B 要有良好的精密度就需要自动进样器 | — |
| 用 1.5 mol/l 硝酸和水洗过的 0.45 µm 滤膜 | 测定溶解态铬 | — |
| 在 1.5 mol/l 硝酸中浸泡 24 h 的实验室玻璃器皿 | 不得使用用铬酸洗液清洗过的玻璃器皿 | — |
| 预先用硝酸洗过的聚乙烯瓶或硼硅玻璃瓶 | 样品的采集与贮存 | — |
试剂、培养基与耗材
| 试剂 | CAS | 详情 |
|---|---|---|
| 浓硝酸,ρ = 1.42 g/ml 以及 c(HNO₃) = 1.5 mol/l 的溶液 | 7697-37-2 | 把样品保存至 pH 1–2、消解、洗涤玻璃器皿(100 ml 浓酸加入 600 ml 水中,补足至 1000 ml) |
| 盐酸,ρ = 1.18 g/ml | 7647-01-0 | 配制氯化镧溶液时溶解氧化镧 |
| 过氧化氢 30 %(m/m) | 7722-84-1 | 每 90 ml 样品 1 ml——酸可溶铬的消解 |
| 氯化镧,20 g La/l 溶液 | 10099-58-8 | 23.5 g 氧化镧溶于 200 ml HCl 并补足至 1000 ml;反应强烈放热——须小心 |
| 重铬酸钾(铬标准物) | 7778-50-9 | 2.825 ± 0.001 g 在 105 °C 干燥 2 h,配成 1000 ml = 1.000 g Cr/l;溶液在暗处 pH 1–2 下可保存一年。致癌物质——铬(VI) |
| 去离子水或在全玻璃装置中蒸馏的水 | — | 其铬含量相对于所测最小浓度可以忽略 |
职业健康与安全
- 氧化亚氮/乙炔火焰必须绝对遵守光谱仪制造方的安全说明——点火和熄火顺序不当有爆炸危险。
- 重铬酸钾(标准物)含铬(VI)——致癌并致敏的物质;戴手套在通风柜内称量,溶液按危险废物收集。
- 氧化镧在盐酸中的溶解强烈放热——应在耐温容器中小心进行。
- 30 % 过氧化氢有强氧化性和腐蚀性;不得与有机材料混合。
- 不得使用用铬酸洗液清洗过的玻璃器皿——残留的铬会使结果失真,并且属于危险废物。
- 用硝酸蒸发应在通风柜内进行;绝不可把样品蒸至干涸。
常见问题
该检测依据哪项标准?
该检测依据的标准为 PN-EN 1233:2000 (EN 1233:1996) — 《Water quality — Determination of chromium — Atomic absorption spectrometric methods》。
该方法的原理是什么?
方法 A:在 357.9 nm 波长处测量引入氧化亚氮/乙炔火焰的酸化样品中铬的原子吸收,并加镧以限制基体的影响。
测量范围和准确度是多少?
波长:357.9 nm(两种方法),铬空心阴极灯;方法 A(火焰)的范围:0.5–20 mg/l Cr;低于 0.5 mg/l 时先小心浓缩,低于 0.1 mg/l 推荐方法 B;方法 B(ETAAS)的范围:进样 20 µl 时为 5–100 µg/l Cr;浓度较高时——用较小的进样体积;火焰:氧化亚氮/乙炔;必须严格遵守制造方的安全说明。
完成检测需要多长时间?
整个程序共 7 个步骤。标准未对每个步骤给出时长——实际用时取决于实验室自身的操作程序。
需要哪些设备?
带铬灯和氧化亚氮/乙炔燃烧器的原子吸收光谱仪(方法 A)、带电热原子化器和非特征吸收校正的 AAS 光谱仪(方法 B)、自动进样器或微量注射器、用 1.5 mol/l 硝酸和水洗过的 0.45 µm 滤膜、在 1.5 mol/l 硝酸中浸泡 24 h 的实验室玻璃器皿、预先用硝酸洗过的聚乙烯瓶或硼硅玻璃瓶。
该检测用于哪些场景?
制革厂、电镀厂和金属工业的废水——水法许可中总铬的控制;工业影响地区的地表水和地下水——污染监测;饮用水——铬这一参数的控制(因容许浓度低而用方法 B);垃圾填埋场渗滤液和工艺水——用过氧化氢消解后测定;按 Dz.U. 2019 poz. 1311 的参比方法进行测定的实验室(火焰 ASA 用 PN-EN 1233)。
需要采取哪些安全防护措施?
氧化亚氮/乙炔火焰必须绝对遵守光谱仪制造方的安全说明——点火和熄火顺序不当有爆炸危险。;重铬酸钾(标准物)含铬(VI)——致癌并致敏的物质;戴手套在通风柜内称量,溶液按危险废物收集。;氧化镧在盐酸中的溶解强烈放热——应在耐温容器中小心进行。;30 % 过氧化氢有强氧化性和腐蚀性;不得与有机材料混合。;不得使用用铬酸洗液清洗过的玻璃器皿——残留的铬会使结果失真,并且属于危险废物。;用硝酸蒸发应在通风柜内进行;绝不可把样品蒸至干涸。
哪家实验室可以开展此项检测?
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 PN-EN 1233。