一种电感耦合等离子发射光谱法测定水中硫酸根含量的方法

摘要

本发明提供了一种电感耦合等离子发射光谱法测定水中的硫酸根含量的方法，属于化学检测技术领域。本发明采用电感耦合等离子发射光谱法对水中硫酸根的含量进行测定，其线性检测范围宽，可达到1～1000mg/L，检测限为0.015mg/L；本发明检测结果的准确度、精密度高，且检测结果与标准方法测定硫酸根得到的数据基本上保持一致。同时，本发明方法操作简单，检测时间短，1个样品的检测过程仅需50s。

说明书

技术领域

本发明涉及硫酸根检测技术领域，特别涉及一种电感耦合等离子发射光谱法测定水中硫酸根含量的方法。

背景技术

硫酸根在地下水中普遍存在，少数的硫酸根被人体摄入后并不影响人体的健康，但过量的硫酸根被人体摄入后会使人患胃肠炎类疾病。因此确定地下水中硫酸根的准确含量显得格外重要。

目前检测地下水中硫酸根的常用标准标准为DZ/T0064-93，该方法包括乙二胺四乙酸钠-钡滴定法和比浊法。然而，滴定法最佳测量范围为10～150mg/mL，检测范围较窄，且消耗试剂多，耗时长，滴定终点不容易判断，导致最终的测定结果不准确。比浊法最佳测量范围为1～20mg/mL，其线性范围更窄，对于较高含量的硫酸根无法进行测定；且比浊法对样品的清晰度要求高，浑浊、色度高的样品会影响其测定的准确性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电感耦合等离子发射光谱法测定水中硫酸根含量的方法。本发明提供的测定方法操作简单，线性检测范围宽，且测定结果准确性高。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种电感耦合等离子发射光谱法测定水中的硫酸根的方法，包括以下步骤：

(1)对水样品进行雾化，得到气溶胶，对所述气溶胶进行电感耦合等离子发射光谱测定，得到水样品的硫酸根发射强度；

所述电感耦合等离子发射光谱测定条件包括：

射频功率为1100～1200W；

泵速为40～60rpm；

检测波长为182.034nm；

垂直观测高度为12～16mm；

(2)根据标准曲线和所述步骤(1)中的水样品的硫酸根发射强度，得到所述水样品中硫酸根的质量浓度；所述标准曲线为硫酸根质量浓度与硫酸根发射强度的线性关系曲线，所述标准曲线的线性范围为1～1000mg/L。

优选的，所述气溶胶的粒径为20～50μm。

优选的，所述测定时，气溶胶的进样速率为0.4～0.8L/min。

优选的，所述电感耦合等离子发射光谱测定时，所用载气的流量为0.4～0.6L/min。

优选的，所述电感耦合等离子发射光谱测定时，所用载气为氩气，所述氩气的纯度≥99.99％。

优选的，所述雾化之前，还包括对水样品进行微孔膜过滤。

优选的，所述微孔膜过滤所使用微孔膜的孔径为≤0.45μm。

本发明提供了一种电感耦合等离子发射光谱法测定水中硫酸根含量的方法，包括以下步骤：(1)对水样品进行雾化，得到气溶胶，对所述气溶胶进行电感耦合等离子发射光谱测定，得到水样品的硫酸根发射强度；(2)根据标准曲线和所述步骤(1)中的水样品的硫酸根发射强度，得到所述水样品中硫酸根的质量浓度；所述标准曲线为硫酸根质量浓度与硫酸根发射强度的线性关系曲线，所述标准曲线的线性范围为1～1000mg/L。本发明采用电感耦合等离子发射光谱法(ICP法)对水中的硫酸根含量进行测定，在进行电感耦合等离子发射光谱测定时，气溶胶依次进行蒸发、原子化、激发、电离、并产生辐射，光源形成二维光谱，谱线以光斑形式落在检测器上，光谱仪通过测量光量子数来测定硫酸根的浓度，光量子信号通过电路转换为数字信号并经过电脑显示出来。本发明提供的方法线性检测范围宽，可达到1～1000mg/L，检测限为0.015mg/L；本发明检测结果的准确度、精密度高，且检测结果与标准方法测定硫酸根得到的数据基本上保持一致，其误差范围小于3％。同时，本发明方法操作简单，检测时间短，1个样品的检测过程仅需50s。

具体实施方式

本发明提供了一种电感耦合等离子发射光谱法测定水中硫酸根含量的方法，包括以下步骤：

(1)对水样品进行雾化，得到气溶胶，对所述气溶胶进行电感耦合等离子发射光谱测定，得到水样品的硫酸根发射强度；

所述电感耦合等离子发射光谱测定条件包括：

射频功率为1100～1200W；

泵速为40～60rpm；

检测波长为182.034nm；

垂直观测高度为12～16mm；

(2)根据标准曲线和所述步骤(1)中的水样品的硫酸根发射强度，得到所述水样品中硫酸根的质量浓度；所述标准曲线为硫酸根质量浓度与硫酸根发射强度的线性关系曲线，所述标准曲线的线性范围为1～1000mg/L。

本发明对水样品进行雾化，得到气溶胶，对所述气溶胶进行电感耦合等离子发射光谱测定，得到硫酸根发射强度。在本发明中，所述水样优选为地下水、地表水、地热水、矿泉水和饮用水中的一种或几种。

在进行雾化前，本发明优选对水样进行微孔膜过滤。在本发明中，所述微孔膜过滤所用微孔膜的孔径优选为0.45μm。本发明通过所述微孔膜过滤，以除去水中悬浮杂质。

本发明优选使用雾化器对水样进行雾化。本发明对雾化的具体方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的雾化方式得到气溶胶即可。本发明优选将水样倒入比色管中进行雾化，所述水样的单次雾化量优选为5～10mL。

在本发明中，所述气溶胶的粒径优选为20～50μm，更优选为30～40μm。在本发明中，所述气溶胶的进样速率优选为0.6L/min。

在本发明中，所述电感耦合等离子发射光谱测定时，所用载气的流量为0.5L/min；所述载气优选为氩气，所述氩气的纯度优选≥99.99％。在本发明中，所述电感耦合等离子发射光谱测定条件包括：射频功率为1100～1200W，优选的1150W；泵速为40～60rpm，优选为50rpm；检测波长为182.034nm；垂直观测高度为12～16mm，优选为15mm。

得到硫酸根发射强度后，根据标准曲线和所述步骤(1)中的水样品的硫酸根发射强度，得到所述水样品中硫酸根的质量浓度。

在本发明中，所述标准曲线为硫酸根质量浓度与硫酸根发射强度的线性关系曲线。在本发明中，所述标准曲线的获得方法优选为：

提供系列质量浓度的硫酸根标准品溶液；

对系列浓度的硫酸根标准品溶液进行雾化，得到气溶胶，对所述气溶胶进行电感耦合等离子发射光谱测定，得到不同质量浓度的硫酸根标准品溶液的硫酸根发射强度；

以硫酸根质量浓度为横坐标，以发射强度为纵坐标绘制标准曲线。

在本发明中，所述提供系列硫酸根标准品溶液的方法优选包括以下步骤：

将浓度为1000mg/L硫酸根标准溶液配制成质量浓度为0、50mg/L、100mg/L、200mg/L、400mg/L、1000mg/L的标准溶液。本发明对所述配制溶液的方法没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的配制溶液的方式即可。

在本发明中，所述雾化方法、电感耦合等离子发射光谱测定的方法与上文相同，在此不再赘述。

本发明对所述绘制标准曲线的方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的绘制标准曲线的方式即可。作为本发明的一个具体实施例，所述标准曲线为Y＝32.73x+11.03，其中X为硫酸根质量浓度，单位：mg/L，Y为硫酸根发射强度，相关系数为0.99999。

下面结合实施例对本发明提供的电感耦合等离子发射光谱法测定水中硫酸根含量的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

将浓度为1000mg/L硫酸根标准溶液配制成质量浓度为0、50mg/L、100mg/L、200mg/L、400mg/L、1000mg/L的标准溶液，对不同浓度的硫酸根标准品溶液进行雾化，得到粒径为20～50μm的气溶胶，以0.6L/min进样，对所述气溶胶进行电感耦合等离子发射光谱测定，得到不同浓度的硫酸根标准品溶液的硫酸根发射强度，以硫酸根浓度为横坐标，以发射强度为纵坐标绘制标准曲线。

其中电感耦合等离子发射光谱测定的条件包括：

射频功率为1150W；

泵速为50rpm；

检测波长为182.034nm；

垂直观测高度为15mm；

载气为氩气，纯度为99.99％，流量为0.5L/min。

不同浓度的标准品所对应的发射强度及标准曲线回归方程如表1所示。

表1不同浓度的标准品所对应的发射强度及标准曲线回归方程

分别选取4处不同地下水进行硫酸根测定，记为样品1、样品2、样品3、样品4，采用上述方法对水样进行雾化和电感耦合等离子发射光谱测定，根据所得硫酸根发射强度和所得标准曲线，得到地下水样品中硫酸根的浓度，将结果列于表2中。其中每个样品的检测时间约为50s。

按照DZ/T0064-93中的乙二胺四乙酸钠-钡滴定法和比浊法对水样1、水样2、水样3中硫酸根的浓度进行测定，将所得结果列于表2中。

表2不同检测方法硫酸根测定结果

由表2可以看出，ICP测定水中的硫酸根与标准方法测定硫酸根得到的数据基本上保持一致。

实施例2

精密度实验：

分别选取3处不同地下水，记为样品5、样品6、样品7，采用实施例1的方法对水样进行雾化和电感耦合等离子发射光谱测定，根据所得硫酸根发射强度和实施例1所得标准曲线，得到地下水样品中硫酸根的浓度，连续测定6次，求出6次测定结果RSD，结果如表3所示。

表3不同水样的检测精密度

由表3可以看出，不同浓度的硫酸根6次测量的RSD<3，从而证明本发明提供的硫酸根测定方法精密度好，具有很好的重复性。

实施例3

加标回收实验：

分别取1mL浓度为1000mg/L的硫酸根标样加入到10mL的比色管中，然后用硫酸根含量为200.42mg/L和800.89mg/L的样品定容至10mL，按照实施例1的方法对水样进行雾化和电感耦合等离子发射光谱测定，硫酸根含量为300.272mg/L和901.87mg/L，计算得出硫酸根的加标回收率为100.23％和100.98％。硫酸根的加标回收率符合相关的标准要求(标准要求回收率在80％～120％之间)。

实施例4

对空白水样进行雾化，得到粒径为20～50μm的气溶胶，以0.6L/min进样，对所述气溶胶进行电感耦合等离子发射光谱测定，测定条件与实施例1相同，测定次数为10次，将测定的结果按照实施例1的标准曲线换算为样品中硫酸根的浓度，计算10次测定硫酸根含量的标准偏差，从而计算硫酸根的检出限。其中检出限＝2.821*S(S为10次测量的标准偏差)。空白实验的测试结果及检测限结果如表4所示。

表4空白实验的测试结果及检测限结果

由表4可以看出本发明测定方法的硫酸根的检出限为0.015mg/L。

实施例5

取10mL标样编号为204725的硫酸根标样(证书给出标样的浓度为：7.47±0.37mg/L)，置于250mL的容量瓶中，定容至250mL，按照实施例1的方法对此样品中的硫酸根含量进行测试，得出硫酸根的浓度为：7.54mg/L。该结果在标样的允许误差范围内。

实施例6

取10mL标样编号为204726的硫酸根标样(证书给出标样的浓度为：17.7±0.6mg/L)，置于250mL的容量瓶中，定容至250mL，按照实施例1的方法对此样品中的硫酸根含量进行测试，得出硫酸根的浓度为：17.46mg/L。该结果在标样的允许误差范围内。

实施例7

取10mL标样编号为204726的硫酸根标样(证书给出标样的浓度为：17.7±0.6mg/L)，置于250mL的容量瓶中，定容至250mL，DZ/T0064-93按照DZ/T0064-93的乙二胺四乙酸钠-钡滴定法对此样品中的硫酸根含量进行测试，得出硫酸根的浓度为：20.58mg/L。该结果不在标样的允许误差范围内。而按照本专利方法进行测试，所得结果在标样允许的误差范围之内(见实施例6)。

实施例8

取10mL标样编号为201932的硫酸根标样(证书给出标样的浓度为：65.8±2.4mg/L)，置于250mL的容量瓶中，定容至250mL，按照实施例1的方法对此样品中的硫酸根含量进行测试，得出硫酸根的浓度为：66.73mg/L。该结果在标样的允许误差范围内。

实施例9

取10mL标样编号为201929的硫酸根标样(证书给出标样的浓度为：80.2±3.0mg/L)，置于250mL的容量瓶中，定容至250mL，按照实施例1的方法对此样品中的硫酸根含量进行测试，得出硫酸根的浓度为：81.20mg/L。该结果在标样的允许误差范围内。

实施例10

取浓度为800mg/L的硫酸根标准溶液，按照DZ/T0064-93的比浊法对此样品中的硫酸根含量进行测试，由于此样品硫酸根含量太高，形成的硫酸钡沉淀过多，超出比浊法的检测范围，不能对高含量的硫酸根的水样进行测试。

实施例11

取浓度为800mg/L的硫酸根标准溶液，按照按照实施例1对此样品中的硫酸根含量进行测试，6次测量平均值为：804.976mg/L，测量值标准溶液的标准值的相对偏差为：0.62％。该结果在标准溶液的允许偏差范围内(＜3％)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。