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环境综合实验叶艳青编1微波消解-火焰原子吸收光谱法测定固体废弃物磷石膏中微量铜磷石膏是生产磷酸工厂外排的固体废物，它的主要成分是CaSO4以及少量磷酸盐。作为固体废弃物，无论是评价其对环境有何影响，还是对其综合利用，都必须监测其中的各种有害物质。目前国家环保局还没有统一的固体废弃物分析标准方法。一、实验原理1、原子吸收原子吸收光谱法是根据物质所产生的基态原子蒸气对特征谱线（通常是待测元素的特征谱线）的吸收作用来进行元素定量分析的方法。原子吸收是一个受激吸收跃迁的过程。当有辐射通过自由原子蒸气，且入射辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态（一般情况下都是第一激发态）所需要的能量频率时，原子就要从辐射场中吸收能量，产生共振吸收。原子吸收光的波长通常在紫外和可见区。原子吸收光谱分析的基本过程：试样雾化－→与燃气混合－→导入火焰（干燥、蒸发、解离为气态基态原子）吸收光源辐射的特征谱线－→分光、检测。2、微波消解微波是一种电磁波，其频率为300MHz—300000MHz，位于电磁波谱的红外光谱和无线电波之间。在微波加热过程中，微波能转化为热能的机理有两种，即偶极子转动机理和离子传到机理。偶极子转动机理是由微波辐射引起物体内部的吧分子相互摩擦而产生热能。自然界的介质都是由一端带正电荷、另一端带负电荷的分子（或偶极子）组成。在自然状态下，介质内的偶极子作杂乱无章地的运动和排列，当介质处于电场中时，其内部重新排列，变成了有一定规律排列的极性分子，当电场以一定的频率交替变化时，介质中的偶极子也以相同的频率转变，在转变过程中，因分子间相互摩擦、碰撞而产生热能。产生热能的强度与电场变化的频率成正比，所以在微波辐射下，偶极子转动产生的热量相当可观，从而使体系很快就达到很高的温度。偶极子转动产生的加热效率取决于介质的弛豫时间，温度和粘度。离子传导机理是指可离解离子在电场中产生导电移动，由于介质对离子的阻碍而产生热效应。离子传导产生的热效应取决于离子的大小、浓度、电荷量和导电性。环境综合实验叶艳青编2二、仪器和试剂（1）主要仪器：岛津AA-6300型原子吸收分光光度计，EXCEL微波快速消解仪（上海屹尧分析仪器有限公司），铜空心阴极灯。（2）所需试剂：浓硝酸65%~68%（A.R.），浓盐酸（A.R.），30%过氧化氢（A.R.）。所用器皿使用前均用1%HNO3溶液浸泡过夜，冲净，晾干备用；实验用水均为超纯水。10ug/mLCu标准使用液。三、实验步骤1、微波消解注意事项：①每次实验前，套筒、框架、消解罐必须彻底烘干后才能使用。②每次实验前，必须检查安全膜的情况。如果安全膜已破或中心严重鼓包必须更换安全膜。③控制罐（主控罐）用于时刻监测仪器工作的温度和压强。不准只装标准罐，标准罐要与控制罐同时使用，且同一次消解没罐装的样品和溶剂种类，重量、体积分别相等，起始温度相同。④样品称量过程必须严格按照有关规定执行，有机质样品消解过程中会产生大量气体和热量，故称重不超过0.2克。对于未曾消解过的陌生样品应从0.1克开始试验，逐步增量。⑤对于样品一般都应将样品和消解酸液的敞口溶样罐放在专用的预处理炉上（控温不超过200℃）加热一会，释放一些气体和热量再放入微波消解系统。⑥样品与处理完成后盖紧罐盖，拧紧放气螺丝，套上套筒，垫片凹槽向上置于消解罐盖顶，放入框架，先用手，再用限距扳手拧紧（听到“咔”的声音即可）。⑦反应罐为改性聚四氟乙烯塑料，工作温度不得超过235℃。本机最高压力设定值为60atm，最高温度设定值为260℃。⑧对于不熟悉样品，可用分步消解的方式先低温（100~120℃）低压（2~5atm）；再中温（150~180℃）中压（15~20atm）；最后高温（200℃）高压（20atm以上）。这样既安全又有利于消解样品。⑨消解工作前必须可靠的关好安全门。⑩消解后，所有消解罐必须带温度降至80℃以下以及压力显示降至5atm以下时，才可以在通风橱内慢慢松开放气螺丝，待罐内气体释放完毕后方可松开顶丝取出消解罐，否则带压操作将导致高温高浓度酸液喷见到实验人员，造成伤害。2、样品处理磷石膏样品消解：1、检查微波消解罐分别称取三份0.1000g左右的磷石膏样品于三只已编号消解罐中，每罐加入5.00mL60%HNO3，1.00mL浓盐酸，敞口在智能控温加热器上100℃加热5min，冷却，安装好框架，先装控制罐，后标准罐放入微波消解仪，设定仪器工作参数如下：①140℃10atm3min；②180℃15atm3min；③200℃25atm10min；仪器工作停止后，等待其降温至80℃以下以及压力显示降至5atm以下时，取出消解罐（不要松开放气螺丝），放入通风橱，小心慢慢的拧开放气螺丝，待气压释放完毕后，拧开顶丝。取下框架和套筒，打开消解罐，将消解罐放入智能控温加热器上150℃赶酸至液体剩余黄豆大小，转移至25mL容量瓶，超纯水冲洗罐内和盖上的残留液体（拧紧放气螺丝），超纯水定容。注：褪色不好时可滴加几滴30%的过氧化氢。环境综合实验叶艳青编32、配制铜系列标准溶液：0.1、0.2、0.3、0.4、0.5μg/mL分别移取1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL铜标准使用液于5个10mL容量瓶中，以1%HNO3稀释至刻度，摇匀。3、仪器工作条件表1Cu原子吸收法测定条件元素灯电流（mA）波长（nm）狭缝宽（nm）燃烧器高度（mm）燃气流量（L/min）助燃气流量（L/min）火焰类型Cu6324.8nm0.771.815Air-C2H24、样品测定按仪器工作条件进行操作，测定样品溶液中铜含量，同时打开氘灯扣背景，标准系列和试液同时测定。测定结果见表2。表2样品测定结果元素测定值(ug/g)平均值(ug/g)RSD(%)Cu5、方法的准确度、精密度试验用标准曲线法对磷石膏样品进行准确度试验，其回收率（回收率是样品处理过程的综合质量指标，也是估计分析结果准确度的主要依据之一）见表3。表3方法的准确度试验结果及回收率（n=4）元素加标量(ug)加标后测定值(ug/g)回收率(%)Cu1.01.01.01.0注：本样品溶液中Ca2+，Cl-和SO42-，PO43-浓度都很高，属于盐浓度较高溶液，用火焰原子吸收光谱法测定时，高含量的盐溶液极易产生基体干扰和背景吸收，且波长越短，背景吸收越强。本文在测定Cu时，采用氧化性火焰，乙炔流量是1.8L/min，空气流量是15.0L/min，并利用仪器的自动化软件选择最佳燃烧高度，以便尽量降低基体的背景吸收，在此测定条件下，背景吸收较小，完全能够被氘灯扣除。100%加标试样测定值试样测定值回收率加标量