16.2. Спектрометрические методы

16.2.1. Пламенная эмиссионная спектрометрия

Спектрометрические методы анализа наиболее широко стандартизованы в ИСО.

Среди методов атомной эмиссионной спектрометрии пред­ставлена фотометрия пламени. В данном случае пламя служит не только для атомизации исследуемого вещества, но и для возбуж­дения эмиссионных спектров элементов.

Метод определения растворенных калия и натрия в неочи­щенной и питьевой воде устанавливает ИСО 9964—3. Этот ме­тод пламенной эмиссионной спектрометрии применим к пробам воды с концентрацией натрия и калия до 10 мг/л. Для проб воды, содержащих более высокие концентрации калия и натрия, стан-

371

дарт рекомендует брать для анализа аликвоту меньшего объема Нижний предел определения — менее 0,1 мг/л.

Планируется разработка стандартов на методы контроля натрия и калия в сточных водах, например, в водах стекольных заводов, в которых наблюдаются высокие концентрации указан­ных ионов.

Ионы, обычно присутствующие в сырой и питьевой воде, не мешают определению натрия и калия.

Сущность метода заключается в измерении величины ха­рактерного излучения калия и натрия в пламени.

16.2.2. Атомно-эмиссионная спектрометрия с индук-тивносвязанной плазмой

ИСО 11885 устанавливает метод определения растворен­ных и нерастворенных элементов, а также их общего количества в питьевой воде и в природных и сточных водах атомно-эмис-сионной спектроскопией. Данным методом можно определить алюминий, барий, бериллий, бор, ванадий, висмут, вольфрам, железо, кадмий, калий, кальций, кобальт, кремний, литий, маг­ний, марганец, медь, молибден, мышьяк, натрий, никель, олово, свинец, селен, серебро, серу, стронций, сурьму, титан, фосфор, хром, цинк, цирконий.

Сущность метода заключается в определении элементов в пробе воды с помощью атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой.

В данном случае спектрометры индуктивносвязанной плазмы позволяют эффективно и в короткое время проводить анализ элементов в воде, причем для данного метода характерны спектральные помехи, а химические и ионные практически све­дены к нулю.

Применяемые по этому методу приборы дороги, И стои­мость их оправдывается при большом потоке определения ^ме~ халлов, а также некоторых неметаллов.

16.2.3. Атомно-абсорбционная спектрометрия

Метод атомно-абсорбционного анализа (АА) основан на эффекте резонансного поглощения квантов света свободными атомами, возникающем при пропускании светового пучка через слой парообразного исследуемого вещества [7].

Атомно-абсорбционная спектрометрия с атомизаИ^иеи в пламени (FAA) широко применяется при количественном хими­ческом анализе объектов окружающей среды в соответствии с требованиями международных стандартов ИСО.

Атомизация исследуемого вещества в пламени, однако,

связана с недостаточной продолжительностью времени атоми-

зации, высокой стоимостью проведения серийных анализов, °""

, условленной большим расходом газообразных горючего ^и окис-

|(, лителя. Для метода характерны химические помехи, ^{а спек-}

тральные на большинстве марок спектрометров сведен^ ^{к ми}"

нимуму.

Атомно-абсорбционная спектроскопия с атомиз^циеи в графитовой печи (GFAA) позволяет эффективно анализировать необходимые'пробы с меньшими затратами и большей безопас­ностью.

Основным ограничением данного типа приборов является | наличие матричного эффекта и возникновение неселеК^{тивного} поглощения. Спектральные помехи у данных типов пР^ибоР^ов компенсируют с помощью коррекции фона.

Спектрометры типа FAA применяют при анализе многих загрязнителей воды, воздуха и почвы.

372

I

373

Атомно-абсорбционный спектрометр с воздушно-ацети­леновой горелкой применяют для определения натрия и калия по ИСО 9964—1 и ИСО 9964—2. Метод применим для анализа проб воды с концентрацией калия от 5 до 50 мг/л.

При соответствующем разбавлении пробы диапазон опре­деляемых концентраций может быть расширен. Ионы, обычно присутствующие в сырой и питьевой воде, не мешают определе­нию.

Жесткость воды определяют методом FAA по междуна­родному стандарту ИСО 7980.

Он применяется для анализа природных и питьевых вод и может быть использован для вод, содержащих кальций до 50 мг/л и магний до 5 мг/л. Для анализа вод с более высоким содержанием кальция и магния берется проба меньшего объема. При использовании воздушно-ацетиленового пламени и фактора разбавления 1:10, как описано ниже, оптимальная область опре­деления 3—50 мг/л для кальция и 0,9—5 мг/л для магния.

Сущность метода заключается в измерении с помощью атомно-абсорбционного спектрометра поглощающей способ­ности кальция и магния в пробе с добавлением хлорида лантана или хлорида цезия для устранения мешающих факторов.

Методы атомно-абсорбционной спектрометрии широко применяют для определения экологически опасных металлов в воде, воздухе и почве.

Международный стандарт ИСО 8288 устанавливает три метода определения кадмия, никеля, меди, свинца и цинка в воде пламенной атомно-абсорбционной спектрометрией:

• метод А — прямое определение пламенной атомно- абсорбционной спектрометрией;

• метод В — определение пламенной атомно-абсорбционной спектрометрией после комплексообразования 1-пирроли-

диндитиокарбоматом аммония и экстрагирования метили-зобутилкетоном;

• метод С — определение пламенной атомно-абсорбционной спектрометрией после комплексообразования гексаметиле-наммонием-гексаметилендитиокарбаматом и экстрагиро­вания диизопропилкетоном-ксиленом при рН 2—4 с бу­ферным раствором.

Сущность метода А заключается в прямом определении концентрации каждого элемента по величине поглощающей спо­собности каждого элемента при использовании спектрометра в сочетании с системой постоянной коррекции сигнала на неселек­тивное поглощение или, при отсутствии такой системы, после введения соответствующей поправки.

Сущность методов В и С заключается в экстракции ком­плексов определяемых металлов и определении их в органи­ческой фазе пламенной атомно-абсорбционной спектрометрией. Международный стандарт ИСО 9174 регламентирует два метода атомно-абсорбционного определения общего содержания хрома в зависимости от его концентрации в воде.

Сущность метода А заключается в определении общего хрома с помощью пламенной атомно-абсорбционной спектро­метрии в пламени закись азота-ацителен при длине волны 357,9 нм. Метод А применяют для анализа воды и сточных вод в области концентраций от 0,5 мг/л до 20 мг/л хрома. При кон­центрации ниже 0,5 мг/л определение может быть проведено после предварительного концентрирования во избежание обра­зования остатка. Из-за усиления влияния примесей на результа­ты анализа при концентрировании выпариванием для содержа­ния хрома ниже 0,1 мг/л следует применять метод В.

Сущность метода В заключается в определении общего хрома с помощью атомно-абсорбционной спектрометрии при

374

375

электротермической атомизации пробы. Метод В применяют при анализе воды и сточных вод в области концентраций от 5 мкг/л до 100 мкг/л.

Международный стандарт ИСО 5961 устанавливает два метода определения кадмия:

• метод пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии;

• метод атомно-абсорбционной спектрометрии с электро­ термической атомизацией.

Метод пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии применим для анализа проб воды и сточных вод, которые со­держат кадмий в диапазоне концентраций от 0,05 до 1 мг/л. При разбавлении пробы водой можно определять и более высокие концентрации кадмия в пробе. Область применения метода мо­жет быть расширена на более низкие концентрации путем акку­ратного испарения пробы, предварительно подкисленной азот­ной кислотой. Кадмий может быть определен в шламах и осад­ках при подходящей методике его извлечения.

Сущность метода заключается в прямом атомно-абсорб-ционном определении концентрации кадмия по величине по­глощающей способности в воздушно-ацетиленовом пламени при длине волны 228,8 нм.

Метод атомно-абсорбционной спектрометрии с электро­термической атомизацией применим для анализа проб воды объемом 10 мл с концентрацией кадмия от 0,3 до 3 мкг/л. Об­ласть применения метода может быть расширена до более высо­ких концентраций путем разбавления пробы или использования меньших объемов. Кадмий может быть определен в шламах и осадках при подходящей методике его извлечения.

Сущность метода заключается в атомизации подкислен­ной пробы в графитовой печи с последующим определением кадмия по величине поглощающей способности при 228,8 нм.

Международный стандарт ИСО 5666 устанавливает ме-эды анализа общей ртути в воде беспламенной атомно-абсорб-дионной спектрометрией и состоит из трех частей. Эти части Отличаются друг от друга способами подготовки проб для [устранения мешающего влияния органических веществ в зави­симости от их концентрации в различных типах вод.

Часть 1 устанавливает метод анализа путем минерализа­ции перманганатом-персульфатом калия. Метод применим к 1риродным, промышленным, сточным водам и водам, предназ-заченным для хозяйственно-бытовых нужд.

Часть 2 устанавливает метод анализа путем минерализа-хии ультрафиолетовым облучением. Он применим к питьевым ^одам и водам, предназначенным для приготовления напитков и шщевых продуктов.