小型化电晕放电-原子发射光谱仪检测痕量汞.pdf

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1、第43卷分析化学(FENXIHUAXUE)特约来稿第9期2015年9月ChineseJournalofAnalyticalChemistry1291～1295DOI：10．11895／j．issn．0253-3820．141027小型化电晕放电-原子发射光谱仪检测痕量汞罗虹，侯贤灯龙舟‘(四川大学建筑与环境学院，成都610065)(四川师范大学化学与材料科学学院，成都610068)。(1~Jtl大学分析测试中心，成都610064)摘要采用电晕放电激发源和手持式电荷耦合检测器组装了小型化原子发射光谱仪，将

2、其用于检测痕量汞。以光化学蒸气发生技术作为进样手段，在甲酸辅助下用紫外光照射样品溶液产生汞蒸气，并由氩气带人电晕放电光源中，激发后产生汞原子发射光谱信号，用电荷耦合检测器在253．7nm处检测。经优化得到的最佳实验条件为甲酸浓度4％，电晕放电电压9OV，载气流速200mL／min；检测信号稳定，相对标准偏差为2．5％；标准曲线线性范围为0．5—1000g／L，线性相关系数大于0．99，汞的检出限可以低至0．03g／L。同时，对两种含汞的标准样品进行了分析，t检验表明，检测结果与样品标准值在95％的置信水

3、平上无显著性差异；另外，对成都市府南河水和四川大学校园荷花池水的汞含量进行了测定，加标回收率在93．8％一103％范围之内。该小型化原子发射光谱测汞仪具有组装简单、低能耗、高灵敏度、便携式适用于现场分析等优点。关键词电晕放电；汞；光化学蒸气发生；原子发射光谱法1引言汞是一种毒性元素，通常通过人为源和自然源两个途径释放到环境中。汞会通过食物链累积，转化成毒性更大的形态，危害生态系统和影响人类健康⋯。目前，汞污染已成为世界性的环境问题。很多学者致力于新颖有效的汞分析方法的研究。痕量汞的分析方法很多，冷蒸气发

4、生原子吸收光谱法(AAS)和原子荧光光谱法(AFS)因其测量灵敏度高，成为环境样品、生物样品中汞测定最常用的方法L】J。但是，传统原子吸收光谱仪和原子荧光光谱仪体积大，不能满足监督监控、应急监测和现场分析的要求。紧凑的便携式仪器设备具有体积小、成本低、能耗低、易操作的优点，能满足上述需求，因而更适用于应急监测和现场分析。最近，许多研究工作都集中在原子光谱系统的小型化发展。数十年前已经开始改进放电技术产生和维持低温等离子体，包括介质阻挡放电]、辉光放电I9]、电容耦合等离子体_10，n和微等离子体装置等¨

5、引。电晕放电(Coronadischarge，CD)是一种常见的气体放电现象。在丝状或针尖电极附近，气体发生电离和激发，出现电晕放电。电晕放电技术的应用可追溯到第一台静电除尘器。CD目前已经广泛用于复杂生物样品的分析¨、污水处理和空气净化]，更被用作质谱分析H和离子迁移光谱[J8．分析的离子源。由于电晕放电是一种大气压下的低能耗放电，也可用于挥发性物质的原子化甚至进一步激发产生原子发射光谱。汞冷蒸气发生作为传统的进样方式通常需要使用SnC1或NaBH等还原性化学试剂，伴随产生的氢气带来背景干扰，蒸气发生

6、效率较低，这些不足都限制了这一还原体系的广泛应用]。另一些蒸气发生进样技术则不需要使用化学试剂。如：电化学蒸气发生¨、超声辅助化学蒸气发生以及光化学蒸气发生。其中，光化学蒸气发生体系采用无毒性还原性试剂，是一种很有吸引力的绿色进样技术。在紫外光照射下，有机酸分解产生还原自由基，将汞转化成汞蒸气。本研究组研制了一种小型化的原子发射光谱分析系统，以电晕放电等离子体为激发光源，采用光化学蒸气发生进样，电荷耦合器件(CCD)作检测器对汞进行测定。本装置结构紧凑、能耗低、操作方便、灵敏度高。与传统的冷原子荧光测汞

7、仪相比，本装置采用电晕放电作为激发源，放电稳定，激发能力较2014—11-25牧稿；2014-12—13接受本文系国家自然科学基金委(No．21275103)和四川省科技厅基金(No．2012JCPT007)资助项目}E-mail：longzhou@8CU．edu．ca1292分析化学第43卷强。甲酸辅助的紫外光化学蒸气发生进样，效率高，所用化学试剂少，是一种相当绿色的分析方法。2实验部分2．1仪器装置小型化的cD—AES检测系统(图1)由4部分组成：六通阀、实验室自制的电晕放电装置、紫外灯和USB20

8、00电荷耦合器件(美国海洋光学仪器公司)。六通阀连接了一个3mL的定量环。六通阀手柄在装载(Load)位置时，样品进入定量环，将手柄转动至进样(Flow)位置时，甲酸溶液推动样品进入反应管，在紫外光照射下，生成挥发性的汞蒸气，并通过氩气引入电晕放电区域，以氩气作为放电气体，在曲率半径很小的尖端电极附近，由于局部电场强度超过氩气的电离场强，使氩气发生电离和激励，产生电晕放电。放电过程中氩气流速恒定，放电管的气压保持恒定，使电晕放电均匀、稳定，