liwei--分光光度法和原子吸收分光光度法測定工業(yè)廢水中鉻含量

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。liwei-分光光度法和原子吸收分光光度法測定工業(yè)廢水中鉻含量liwei-分光光度法和原子吸收分光光度法測定工業(yè)廢水中鉻含量【設(shè)計性試驗(yàn)】分光光度法和原子吸收分光光度法測定工業(yè)廢水中鉻含量實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 進(jìn)一步熟悉分光光度計和原子吸收分光光度計的基本結(jié)構(gòu)及使用。(2) 掌握分光光度法和原子吸收分光光度法測定工業(yè)廢水水中鉻含量的原理及方法。(3) 對兩種方法的特點(diǎn)、優(yōu)劣和適用性進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)原理鉻是自然界分布較廣泛的一種元素，也是生物體所必須的微量元素之一，同時又是一種污染環(huán)境及影響人類健康的微量有害元素

2、，特別是電鍍、制革、紡織等工業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生了大量工業(yè)廢水，造成了嚴(yán)重的水污染，因此，對鉻的監(jiān)測受到環(huán)境保護(hù)工作者的極度關(guān)注。水中的鉻主要以三價和六價兩種價態(tài)存在，有研究證明了三價鉻氧化和六價鉻還原的可能性，鉻的氧化狀態(tài)在水中可能發(fā)生變化，所以近年來傾向于根據(jù)鉻的總含量，而不是六價鉻的含量來規(guī)定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。目前，測定水中總鉻的方法有高錳酸鉀氧化二苯碳酰二肼分光光度法、火焰原子吸收分光光度法等。本實(shí)驗(yàn)采用這兩種方法分別對工業(yè)廢水中總鉻含量進(jìn)行測定，并對兩種方法進(jìn)行比較。原子吸收分光光度法是基于物質(zhì)所產(chǎn)生的原子蒸氣對待測元素的特征譜線的吸收作用進(jìn)行定量分析的一種方法。溶液中的鉻離子在火焰溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)榛?/p>

3、態(tài)鉻原子蒸氣，對357.9 nm產(chǎn)生吸收。在一定條件下，吸光度與試液中鉻的濃度成正比。分光光度法是通過測定被測物質(zhì)在特定波長處的吸收度，對該物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的一種方法。在酸性溶液中，三價鉻被高錳酸鉀氧化為六價鉻，六價鉻離子與二苯碳酰二肼反應(yīng)，生成紫紅色化合物，其最大吸收波長為540nm，吸光度與六價鉻離子濃度成正比。實(shí)驗(yàn)儀器及試劑原子吸收分光光度計；鉻空心陰極燈；無油空氣壓縮機(jī)；乙炔鋼瓶；通風(fēng)設(shè)備。分光光度計；比色皿；50mL具塞比色管；移液管；容量瓶；加熱裝置。鉻標(biāo)準(zhǔn)貯備液 (500 g·mL-1)：準(zhǔn)確稱取于110干燥2h的重鉻酸鉀1.4145g，用水溶解，移入1000mL

4、容量瓶中，去離子水稀釋定容，搖勻，冰箱中24保存。鉻標(biāo)準(zhǔn)使用液 (50 g · mL-1)：準(zhǔn)確移取鉻標(biāo)準(zhǔn)貯備液10.00 mL至100 mL容量瓶中，加入(1+1)鹽酸溶液10.00mL，去離子水稀釋定容，搖勻。用時現(xiàn)配。鉻標(biāo)準(zhǔn)使用液 (5.0 g · mL-1)：準(zhǔn)確移取鉻標(biāo)準(zhǔn)貯備液1.00 mL至100mL容量瓶中，去離子水稀釋定容，搖勻。用時現(xiàn)配。氯化銨溶液(10%)；鹽酸溶液(1+1)；氫氧化鈉溶液(10%)；丙酮；高氯酸；硝酸(11)；硫酸(11)；磷酸(11)；氫氧化鈉溶液(0.2%)；氫氧化鋅共沉淀劑（稱取硫酸鋅（ZnSO4·7H2O）8g，溶于1

5、00mL水中；稱取氫氧化鈉2.4g，溶于120mL水中。將以上兩溶液混合。）尿素溶液(20)；亞硝酸鈉溶液(2)。高錳酸鉀溶液(40g·L-1)：稱取高錳酸鉀(KMnO4)4.0g，在加熱和攪拌下溶于水，最后稀釋至100mL；二苯碳酰二肼溶液：稱取二苯碳酰二肼（簡稱DPC，C13H14N4O）0.2g，溶于50mL丙酮中，加水稀釋至100mL，搖勻，貯于棕色瓶內(nèi)，置于冰箱中保存。顏色變深后不能再用。實(shí)驗(yàn)條件原子吸收分光光度法：波長：357.9 nm；燈電流：15 mA；狹縫寬度、燃燒器高度、乙炔流量和空氣流量自調(diào)。實(shí)驗(yàn)步驟1. 原子吸收分光光度法：(1) 采樣：于采樣現(xiàn)場隨機(jī)采取水樣

6、，裝入聚乙烯瓶或玻璃瓶中，用HNO3調(diào)酸度使pH2，帶回實(shí)驗(yàn)室后處理。(2) 水樣品處理（消解）：取100ml水樣于200ml燒杯中，加入5mL濃HNO3，在電熱板上加熱，保持水樣不沸騰，蒸至約10ml左右時，冷卻；再加入5mL HNO3和2mL高氯酸（緩慢滴加），繼續(xù)加熱至近干；冷卻后，用0.2% HNO3溶解殘渣，過濾，濾液用去離子水或0.2%HNO3定容于100ml容量瓶中，待用。(3) 儀器調(diào)試：調(diào)節(jié)原子吸收分光光度計，波長在357.9 nm，調(diào)節(jié)狹縫寬度和燃燒器高度，使空心陰極燈光斑通過藍(lán)亮色部分，使達(dá)到最佳工作狀態(tài)。(4) 標(biāo)準(zhǔn)曲線制作：準(zhǔn)確移取濃度為50 g · mL-

7、1的標(biāo)準(zhǔn)使用液各0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00 mL 于50mL容量瓶中，分別加人10%氯化銨溶液2.5mL和(1+1)鹽酸溶液5.00mL，用去離子水定容后搖勻。配制成鉻濃度分別為0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 mg· L-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。用去離子水調(diào)節(jié)儀器的零點(diǎn)后，按從稀到濃的順序吸入標(biāo)準(zhǔn)溶液，測定相應(yīng)的吸光度值。再重復(fù)一次。兩次吸光度值之差不應(yīng)超過2%。用減去空白的吸光度與相對應(yīng)的鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度（mg· L-1）繪制工作曲線。(5) 樣品測定：取5mL水樣于50mL比色管中，加入10%NH4Cl l.00mL，用蒸餾水或0.

8、2%HNO3定容。按照已優(yōu)化的儀器條件測定試樣的吸光度，扣除空白吸光度后，從校準(zhǔn)曲線上查出試樣中鉻的濃度。每測定10個樣品要進(jìn)行一次儀器零點(diǎn)校正，并吸入一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液檢查靈敏度是否發(fā)生了變化。2. 高錳酸鉀氧化二苯碳酰二肼分光光度法：(1) 采樣：于采樣現(xiàn)場隨機(jī)采取水樣，裝入玻璃瓶中，加入6mol· L-1氫氧化鈉溶液數(shù)滴，至pH=89，帶回實(shí)驗(yàn)室后處理。(2) 樣品預(yù)處理： 對不含懸浮物、低色度的清潔地面水，可以直接用高錳酸鉀氧化后比色測定； 樣品中含有大量有機(jī)物時，采用硝酸-硫酸消解：取50.00mL水樣于150mL錐形瓶中，加入5mL濃硝酸和3mL（1+1）硫酸，加入幾粒玻

9、璃珠，蓋上表面皿，于電熱板上加熱蒸發(fā)至冒白煙，如溶液仍有色，可補(bǔ)加5mL濃硝酸，繼續(xù)加熱至溶液澄清，冷卻。 對渾濁、色度較深的水樣，應(yīng)加入氫氧化鋅共沉淀劑并進(jìn)行過濾處理。(3) 高錳酸鉀氧化：取50.0mL清潔水樣或經(jīng)預(yù)處理的水樣于150mL錐形瓶中，用(1+1)氨水和(1+1)硫酸調(diào)節(jié)pH至68，加入幾粒玻璃珠，加入0.5mL (1+1)硫酸、0.5mL (1+1)磷酸，搖勻。加入4%的高錳酸鉀溶液2滴，如紫色消退，則再滴入高錳酸鉀溶液2滴，保持溶液紫紅色。加熱煮沸至溶液體積約為20mL。取下冷卻，加入1mL 20%的尿素溶液，搖勻。用滴管滴加2%的亞硝酸鈉溶液，每加一滴充分搖勻，至高錳酸鉀

10、紫紅色恰好褪去，稍停片刻，待溶液中氣泡逸出，轉(zhuǎn)移入50mL比色管中，定容，供測定。(4) 標(biāo)準(zhǔn)曲線制作：取9支50mL比色管，依次加入0、0.20、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00mL鉻標(biāo)準(zhǔn)使用液，用去離子水稀釋定容，加入2mL二苯碳酰二肼溶液，搖勻。510min后，于540nm波長處，用1cm比色皿，以去離子水為參比，測定吸光度并做空白校正。以吸光度為縱坐標(biāo)，相應(yīng)六價鉻含量為橫坐標(biāo)繪出標(biāo)準(zhǔn)曲線。(6) 樣品測定：取適量（含Cr6+少于50µg）無色透明或經(jīng)預(yù)處理的水樣于50mL比色管中，用去離子水稀釋定容，以下步驟同標(biāo)準(zhǔn)溶液測定。進(jìn)行空白校正后

11、根據(jù)所測吸光度從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得Cr6+含量。數(shù)據(jù)記錄及處理1. 原子吸收分光光度法（1）數(shù)據(jù)列表：標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度(mg· L-1)0.00.51.02.03.04.0樣品溶液吸光度(第一次)吸光度(第二次)吸光度（平均值） (2) 以標(biāo)準(zhǔn)溶液鉻濃度 (mg· L-1)作為橫坐標(biāo)，扣除空白溶液吸光度作為縱坐標(biāo)，求出回歸方程和相關(guān)系數(shù)。(3) 將樣品溶液的吸光度扣除空白溶液吸光度后，代入回歸方程，得出水樣中鉻的含量，并根據(jù)水樣體積換算出水樣中總鉻的濃度（mg· L-1）。2. 分光光度法(1) 數(shù)據(jù)列表：溶液空白50.00mL標(biāo)準(zhǔn)曲線的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積【V(mL)/50.0

12、0mL】樣品50.00mL0.000.200.501.002.004.006.008.0010.00鉻質(zhì)量(g)吸光度扣除空白吸光度(2) 以標(biāo)準(zhǔn)溶液鉻質(zhì)量(g)作為橫坐標(biāo)，扣除空白溶液吸光度作為縱坐標(biāo)，求出回歸方程和相關(guān)系數(shù)。(3) 將樣品溶液的吸光度扣除空白溶液吸光度后，代入回歸方程，得出水樣中鉻的質(zhì)量，并根據(jù)水樣體積換算出水樣中總鉻的濃度（mg/L）。按下式計算水樣中鉻含量（mg/L）鉻（mg/L）= m/V式中 m由校準(zhǔn)曲線查得的水樣含六價鉻質(zhì)量，mg；V一水樣的體積，mL。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 原子吸收分光光度法鉻的原子吸收干擾主要有三方面：􀀂 (1) 鉻的特征譜線與鎳

13、、鉛等元素接近，為了排除它們的吸收干擾，試驗(yàn)選用較窄的光譜帶寬來提高靈敏度，加入的氯化銨也起到抑制作用。􀀂􀀁(2) 鉻在空氣-乙炔火焰中燃燒會生成難揮發(fā)性氧化物，可采用富燃性還原火焰抑制其形成，同時加人氯化銨去除鎳、鐵等的干擾，氯化銨使鉻以鉻酰氯形式揮發(fā)，獲得較高靈敏度。􀀂 (3) 水硬度較高，在火焰中形成的固體碳酸鹽顆粒會散射來自光源的人射輻射，使得吸收信號產(chǎn)生一個明顯的增值，可用氛燈背景校正器，自動進(jìn)行背景校正。(4) 有研究表明，酸的類型、酸和氯化銨的濃度，對鉻的測定均有影響，本實(shí)驗(yàn)選用5%的鹽酸，0.5%的氯化銨。2. 分光光度法(1) 氧化性、還原性物質(zhì)均有干擾，水樣渾濁時亦不便測定。(2) 所有玻璃儀器容器不能用鉻酸洗液洗滌。(3) Cr6+與顯色劑的顯色反應(yīng)一般控制酸度在0.050.3mol·L-1范圍，以0.2mol·L-1時顯色最好。顯色前，水樣應(yīng)調(diào)至中