摘要:

采用懸浮液進(jìn)樣進(jìn)行原子光譜測定,可以減少樣品前處理和不用酸堿化學(xué)試劑,是一種綠色化學(xué)的發(fā)展方向。本文采用全自動表面張力儀對聚丙烯酸鈉、聚氧化乙烯、六偏磷酸鈉、檸檬酸三鈉等表面活性劑與鉛鋅礦粉末組成懸浮液的表面張力進(jìn)行測定,利用火焰原子吸收光譜法的霧化裝置進(jìn)行了霧化效率的考察和優(yōu)化選擇。隨著表面活性劑濃度的增加,水溶液和懸浮液的霧化效率均增大,當(dāng)達(dá)到一定濃度時,霧化效率增幅趨緩并達(dá)到最大值,不同表面活性劑具有不同變化趨勢。對于聚氧化乙烯制備的懸浮液,在2 g/L濃度時具有最高的霧化效率;而聚丙烯酸鈉在5 g/L濃度時具有更高的霧化效率,可達(dá)20%。表明表面活性劑能改善懸浮液的穩(wěn)定性并提高霧化效率,可以應(yīng)用于原子光譜的測定。

鉛鋅礦富含金屬元素鉛和鋅等，用途廣泛，我國有著豐富的資源。為充分利用該礦產(chǎn)資源，需對其成分進(jìn)行全面的分析檢測。目前電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-OES)和原子吸收光譜法(AAS)已成為該地質(zhì)樣品的主要檢測方法之一，樣品前處理是測定中的一個重要步驟，傳統(tǒng)的樣品前處理方法有酸溶堿熔法等，這些方法都需要用到強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等化學(xué)試劑，對環(huán)境具有一定的影響。

懸浮液進(jìn)樣測定技術(shù)是將樣品粉末通過試劑均勻懸浮在水溶液中，再直接進(jìn)入原子光譜分析儀器進(jìn)行分析測定的方法，與傳統(tǒng)酸堿前處理相比，其最大限度地減少了樣品前處理時的酸堿使用量以及占污和易揮發(fā)組分的損失，有效地降低了環(huán)境污染和樣品的處理時間，符合綠色分析化學(xué)的理念。一般采用添加表面活性劑(分散劑)來提高樣品粉末的分散性，從而達(dá)到制備均一穩(wěn)定的懸浮液。

以懸浮液或懸濁液為進(jìn)樣溶液的霧化方法，是ICP-OES和AAS等儀器測定中可以采用和接受的最方便的原子化方法。不同的霧化效率會導(dǎo)致進(jìn)入焰炬的原子量不同，進(jìn)而影響焰炬的狀態(tài)以及檢出限與靈敏度。針對懸浮液進(jìn)樣，汪正等對等離子體的激發(fā)溫度、電子密度以及其中的顆粒行為做了研究；Parsons等研究了基體對檢測結(jié)果的影響；吳士定等研究了背景干擾的消除方法；周曉萍等研究了基體有機(jī)物對蜂蜜樣品試液提升量和噴霧狀態(tài)的影響。但不同的樣品其表面性狀和活性不同，會影響懸浮液的穩(wěn)定性和霧化效率，因而對于不同的樣品需要進(jìn)行懸浮液的選擇和優(yōu)化試驗(yàn)。本文針對廣東凡口和云南蘭坪的鉛鋅礦樣品采用多種表面活性劑制備成懸浮液，并利用FAAS的氣壓噴霧裝置，對不同表面活性劑不同濃度下的鉛鋅礦粉末制備的懸浮液進(jìn)行了霧化效率的研究，獲得了制備其穩(wěn)定懸浮液的最佳選擇，為進(jìn)一步分析測定建立了基礎(chǔ)。

1.實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

MX-F勻漿機(jī)(USA，SCILOGEX.LLC)，全自動高通量表面張力儀（Finland，Kibron ），日立18-180原子吸收光譜儀(Japan，HITACHI LTD.)及其儀器配套的專用霧化裝置，AL204電子天平(上海，梅特勒-托利多儀器)，KQ-100DB數(shù)控超聲波清洗器(江蘇，昆山市超聲儀器有限公司)。

聚丙烯酸鈉(USA，Aldrich，平均分子量5100)，聚氧化乙烯(上海阿拉丁生化科技股份有限公司，平均分子量500萬)，六偏磷酸鈉(上海阿拉丁生化科技股份有限公司，平均分子量611.77)，檸檬酸三鈉(成都化學(xué)試劑廠，平均分子量294.10)，廣東凡口鉛鋅礦粉末(粒徑約1~5μm)，云南蘭坪鉛鋅礦粉末(粒徑約1~5μm)。所用試劑均為分析純級或以上，實(shí)驗(yàn)用水為18.3 MΩ·cm超純水，由HUMAN UP 900型超純水儀器制得。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

分散液配制：用超純水將六偏磷酸鈉、檸檬酸三鈉、聚丙烯酸鈉配制質(zhì)量濃度分別為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0 g/L的水溶液；將聚氧化乙烯配制成質(zhì)量濃度為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 g/L的水溶液備用。

懸浮液制備：稱取0.010 g鉛鋅礦粉末至10 mL容量瓶中，分別以不同濃度的分散液定容。超聲10 min，以勻漿機(jī)混勻懸浮液，進(jìn)行霧化測試。

霧化效率測試：將制備的分散液和懸浮液，在火焰原子吸收分光光度計上進(jìn)行霧化效率的測試，用壓縮空氣噴霧裝置，將測試液噴入霧化器，同時用以水作為液封的量筒收集霧化室中排出的廢液，計算霧化效率為(V1-V2)/V1。其中，V1為進(jìn)入霧化裝置的試液的體積，V2為廢液體積，單位mL，平行測試3次。

2.結(jié)果與討論

2.1固體粉末懸浮液直接進(jìn)樣原子化方法

為了使粉末樣品直接進(jìn)入原子光譜儀器進(jìn)行測定，以減少樣品前處理的酸堿試劑。將經(jīng)處理后的超細(xì)樣品粉末分散在加有表面活性劑的水溶液中，形成懸浮液，利用氣壓噴霧裝置將懸浮液吸噴入原子化系統(tǒng)，再進(jìn)行光譜測定。在水溶液中利用表面活性劑的親水和疏水基團(tuán)與樣品粉末作用，使樣品粉末分散在水溶液中形成懸浮液，同時表面活性劑的加入會影響到溶液的表面張力以及噴霧時的霧化效率，因而需要對不同濃度的表面活性劑和形成的懸浮液以及霧化效率進(jìn)行考察和優(yōu)化選擇。依據(jù)安全、高效、經(jīng)濟(jì)的原則，經(jīng)過對多種表面活性劑制備的懸浮液的沉降和穩(wěn)定性試驗(yàn)后，選擇聚氧化乙烯、聚丙烯酸鈉、六偏磷酸鈉、檸檬酸三鈉為分散劑，進(jìn)一步做表面張力和霧化效率的探討，表1為所考察的表面活性劑的臨界膠束濃度(CMC)，以考察CMC對霧化效率的關(guān)系和影響。

表1表面活性劑的臨界膠束濃度CMC(26℃)