痕量汞标准溶液保存过程中的稳定性问题研究

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样品引入方式很大程度上决定了分析结果的可靠性和准确度。光化学蒸气发生(Photo Chemical Vapor Generation,PCVG)是近年来发展的一种新型进样方式,它保留了传统化学蒸气发生(Chemical Vapor Generation,CVG)方法中具有的进样效率高,基体干扰小等优点,其方法本身也更加绿色环保,在拓展元素的应用范围以及形态分析领域展现出极大的发展潜力。目前常用的汞标准溶液保存方法是添加强酸和强氧化剂,使汞离子维持在最高价态。在进行光化学蒸气发生(PCVG)时,由于大量氧化剂的存在,限制了 PCVG过程中汞蒸气的发生效率。为此,在PCVG技术日益得到重视发展的今天,需要一种低浓度汞标准溶液稳定保存的方法,使其能够高效率实现汞的PCVG。Hg2+氧化还原电位较高,在保存过程中易被还原成Hg0而损失。若选择合适的配体L,使得Hg2+以更稳定的络合形态HgLn存在,便能起到稳定Hg2+的作用。为本研究中低浓度汞标准溶液稳定保存的研究思路。论文的主要研究内容与结果如下:(1)基于络合反应的化学平衡理论,建立汞离子与配体之间络合平衡移动的化学理论模型。引入δ=[Hg2+]/∑Hg概念,表示溶液中游离态汞离子占总汞的比值,δ值的大小影响痕量汞标准溶液保存效果与体系能否进行光化学还原反应。(2)建立了 PCVG-AFS汞的分析方法,方法检出限为0.018 μg/L,精密度3.6%(0.2 μg/L,n=7)。并成功应用于自来水、湖水、河水、生活污水和近岸海水等不同基体样品的测定,采用标准加入法和标准校正工作曲线法校正的结果相一致,样品加标回收率在91%~115%之间。(3)将实验数据代入化学理论模型,计算得知当溶液中Hg2+绝对浓度约小于10-10±1 μg/L时,汞的PCVG过程会受到抑制。研究发现延长光照时间,可提高体系还原性自由基的量;或者在溶液中添加过渡金属Pt与Ir,通过配体竞争作用提升溶液中Hg2+绝对浓度。这两种方法均可以提升汞标准溶液中配体最大允许浓度,实验最终选择Cl-与Br-作为汞标准溶液的保护试剂。(4)在上述研究基础上,确定汞标准溶液保存条件,用H2SO4调节溶液pH=2.71,选择不同浓度Cl-与Br-作为配体,利用PCVG-AFS、CVG-AFS与ICP-MS三种主要测汞方法,观察汞标准溶液保存7天的浓度变化。实验结果表明,“KBr+H2SO4”保存体系能够保证1.0μg/LHg标准溶液在7天内不损失。本研究通过理论模型指导,使用少量试剂即可满足痕量汞标准溶液保存需要,且该保存方法适用于当前几种主要测汞的方法,所以该保存体系已达到本研究预期要求。
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