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摘要：本文通过对影响石墨炉测量微量铁的各因素展开分析实验，分别从实验室的仪器硬件、软件、加酸部分深入研究，探讨了提高石墨炉原子吸收光谱法测定核电厂二回路水汽中微量的铁元素含量准确性的方法、条件、注意事项，最终确定的方法重复性好、准确度高、标准曲线相关系数R2能到达0.999以上，并且保证样品回收率在100%左右，对于核电厂测量二回路水汽中的铁含量测量准确性有较高的参考价值。
关键词：水汽系统;原子吸收光谱法;石墨炉;铁含量
1实验部分
1.1实验仪器
原子吸收光谱仪采用PerkinElmerAAnalyst800型;Fe空心阴极灯采用PerkinElmer;石墨管采用热解涂层横向加热;试剂瓶采用规格齐全pp材料，清洗配制标准和水样测试中使用的所有试剂瓶，先用优级纯MERK硝酸5%浓度浸泡二十四小时以上，再用高纯水清洗3次以上至干净。
1.2实验试剂
试剂水：除盐水再经过MILLIPORE高纯水仪处理，比阻抗值大于18.2MΩ·cm。
硝酸溶液，（1+1）：用默克Merck优级纯（GR）浓度65%2.5L硝酸配制。
硝酸溶液，（1+199）：用上述1+1硝酸溶液配制。
铁标准溶液，1000mg/L：默克Merck100mL铁标准溶液。
铁标准中间液，1000μg/L：准确移取铁标准溶液5g于500mL试剂瓶中，用1+199硝酸溶液稀释至500g。此标准中间液用于分析时配制标准工作溶液。
铁标准工作液，20μg/L：准确移取铁标准中间液10g于500mL试剂瓶，用1+199硝酸溶液稀释至500g。此标准工作液应在绘制工作曲线前现配现用。
氩气：纯度99.999%以上。
2分析问题
通过对分析数据发现石墨炉测量铁含量稳定性、重复性较差，因此数据的准确率较低。但用石墨炉分析其他元素，其稳定性、重复性较好，并且对铁空心阴极灯检查分析，灯能量稳定，瞬时信号也较为稳定。排除了仪器性能问题对测量数据造成干扰的可能性。为进一步分析造成石墨炉法测铁含量准确率低的原因，对石墨炉原子吸收测量铁元素可能引起的变量开展以下分析。
3解决问题
3.1仪器硬件部分
3.1.1空心阴极灯
空心阴极灯的稳定性直接关系到它所发射出光源的稳定性。因此測量水样中铁元素从以下3个方面确定空心阴极灯的稳定性：
a.将铁元素灯点亮预热半小时，灯能量稳定在50。若灯能量不稳定或者偏低则需要更换新的元素灯，或者检查灯部件。
b.每个元素都有若干条吸收谱线，采用最灵敏线作为灯的吸收波长，但为克服某些干扰或测定浓度高的溶液，也可选用次灵敏线。
c.元素灯点亮后，灯的内阻等条件是不断变化的，所以开始的时候是不稳定的，灯预热30min后，观察是否稳定，基线校正后在0.000Abs左右稳定。
3.1.2石墨管
石墨炉分析铁元素的重复性和稳定性很差，分析质控的回收率很大，检查其他影响原因后。打开石墨炉内腔，用无水乙醇清洗石墨锥内部，看到石墨锥内部有很多黑色粉末和颗粒，石墨管内部的原子化平台也有烧蚀的小坑，并附有较多细小颗粒。初步断定是之前的石墨管烧蚀后的粉末和碎渣，并且有铁元素沉积在石墨管平台和内壁。
在清洗完成后，再次绘制标准曲线，曲线形态好，R2在0.999以上，且分析样品的重复性和稳定性大幅增加。
3.1.3进样问题
石墨炉分析中自动进样针距石墨管底部1/3处为最佳位置。此时样品液滴不会接触到进样管外壁，而且能接触到石墨管，通过表面张力完全脱离进样针，即为进样针在石墨管中的最佳位置。
因此分析前，必须用无水乙醇清洗进样针针壁，并且保证进样针与进样口形成同心圆。
3.2仪器软件升温程序部分
a.灰化程序是为了除去基体组分，减少溶液中共存元素的干扰。现在核电厂热力系统水汽样品纯度一般很高，所以灰化温度和时间可适当减少，不会对测定结果产生明显影响，温度过高反而会造成铁元素的损失，降低测定灵敏度。测量不同灰化温度下（1000-1300℃）10μg/L铁标准溶液的吸光度值，可以看出在灰化温度在1000℃时，峰形更加对称并且吸光度最大，因此选择最佳灰化温度1000℃。
b.因为样品浓度低，吸光值小，原子化温度要尽量选择与最大吸光值对应的温度，比较1900、2000、2100℃的10μg/L铁标准溶液瞬时信号峰，发现2000℃时原子化峰没有拖尾现象，峰对称，2000℃以后，吸收信号不再增强，并且下降很快，故选择2000℃为最佳原子化温度。以10μg/L铁标准溶液，分别选择原子化时间3、5s做对比试验，发现5s原子化时间的吸光度更大，但是3s原子化时间更接近10μg/L铁标准溶液的真实吸光度，因此选择原子化时间为3s。
3.3加酸问题
3.3.1酸的纯度
对比国产的优级纯硝酸，实验室选择MERK的硝酸，铁元素的含量小于0.1μg/L。
3.3.2酸的浓度
在实验过程中，使用的标准溶液和样品中需要添加一定浓度的硝酸，目的是：
a.抑制水解的作用，铁盐类为弱盐，加入H+抑制盐类的水解;
b.使铁离子充分、均匀地离解，抑制在容器壁的吸附;
c.加入了一定量的硝酸使样品和标液更加稳定。
测铁必须在酸性环境下进行，且以硝酸为宜。酸度过小，酸化不完全，酸度过大，损伤石墨管。适宜酸度范围约0.2%-1.0%。可通过实验统一基体中硝酸浓度。用不同浓度硝酸为基体测定10μg/L铁离子标液的吸光度。当HNO3浓度0.5%时，可以使吸光度达到最大并且有较好的样品回收率，因此加硝酸浓度定为0.5%为宜。
4结束语
电厂中二回路给水的铁含量要求小于5μg/L，铁含量的变化直接关系着化学WANO指标的好坏，且给水中铁含量的稳定与否直接关系到蒸汽发生器的腐蚀变化。化学实验室里石墨炉法是测量二回路水中铁离子含量的唯一方法，由于样品中铁含量很低，一旦操作不当容易引起污染，并且分析结果的重复性也不理想，会影响对发电机组二回路水质的正确判断。
参考文献：
[1]张璎鸾.原子吸收光谱法在食品重金属检测中的应用[J].现代食品，2018，0（3）：122-123.
[2]方迪，冯振华，张琳.火焰原子吸收光谱法测定锡阳极泥中铋的含量[J].中国资源综合利用，2020，38（8）：12-14.
（作者单位：国电建投内蒙古能源有限公司）
关键词：水汽系统;原子吸收光谱法;石墨炉;铁含量
1实验部分
1.1实验仪器
原子吸收光谱仪采用PerkinElmerAAnalyst800型;Fe空心阴极灯采用PerkinElmer;石墨管采用热解涂层横向加热;试剂瓶采用规格齐全pp材料，清洗配制标准和水样测试中使用的所有试剂瓶，先用优级纯MERK硝酸5%浓度浸泡二十四小时以上，再用高纯水清洗3次以上至干净。
1.2实验试剂
试剂水：除盐水再经过MILLIPORE高纯水仪处理，比阻抗值大于18.2MΩ·cm。
硝酸溶液，（1+1）：用默克Merck优级纯（GR）浓度65%2.5L硝酸配制。
硝酸溶液，（1+199）：用上述1+1硝酸溶液配制。
铁标准溶液，1000mg/L：默克Merck100mL铁标准溶液。
铁标准中间液，1000μg/L：准确移取铁标准溶液5g于500mL试剂瓶中，用1+199硝酸溶液稀释至500g。此标准中间液用于分析时配制标准工作溶液。
铁标准工作液，20μg/L：准确移取铁标准中间液10g于500mL试剂瓶，用1+199硝酸溶液稀释至500g。此标准工作液应在绘制工作曲线前现配现用。
氩气：纯度99.999%以上。
2分析问题
通过对分析数据发现石墨炉测量铁含量稳定性、重复性较差，因此数据的准确率较低。但用石墨炉分析其他元素，其稳定性、重复性较好，并且对铁空心阴极灯检查分析，灯能量稳定，瞬时信号也较为稳定。排除了仪器性能问题对测量数据造成干扰的可能性。为进一步分析造成石墨炉法测铁含量准确率低的原因，对石墨炉原子吸收测量铁元素可能引起的变量开展以下分析。
3解决问题
3.1仪器硬件部分
3.1.1空心阴极灯
空心阴极灯的稳定性直接关系到它所发射出光源的稳定性。因此測量水样中铁元素从以下3个方面确定空心阴极灯的稳定性：
a.将铁元素灯点亮预热半小时，灯能量稳定在50。若灯能量不稳定或者偏低则需要更换新的元素灯，或者检查灯部件。
b.每个元素都有若干条吸收谱线，采用最灵敏线作为灯的吸收波长，但为克服某些干扰或测定浓度高的溶液，也可选用次灵敏线。
c.元素灯点亮后，灯的内阻等条件是不断变化的，所以开始的时候是不稳定的，灯预热30min后，观察是否稳定，基线校正后在0.000Abs左右稳定。
3.1.2石墨管
石墨炉分析铁元素的重复性和稳定性很差，分析质控的回收率很大，检查其他影响原因后。打开石墨炉内腔，用无水乙醇清洗石墨锥内部，看到石墨锥内部有很多黑色粉末和颗粒，石墨管内部的原子化平台也有烧蚀的小坑，并附有较多细小颗粒。初步断定是之前的石墨管烧蚀后的粉末和碎渣，并且有铁元素沉积在石墨管平台和内壁。
在清洗完成后，再次绘制标准曲线，曲线形态好，R2在0.999以上，且分析样品的重复性和稳定性大幅增加。
3.1.3进样问题
石墨炉分析中自动进样针距石墨管底部1/3处为最佳位置。此时样品液滴不会接触到进样管外壁，而且能接触到石墨管，通过表面张力完全脱离进样针，即为进样针在石墨管中的最佳位置。
因此分析前，必须用无水乙醇清洗进样针针壁，并且保证进样针与进样口形成同心圆。
3.2仪器软件升温程序部分
a.灰化程序是为了除去基体组分，减少溶液中共存元素的干扰。现在核电厂热力系统水汽样品纯度一般很高，所以灰化温度和时间可适当减少，不会对测定结果产生明显影响，温度过高反而会造成铁元素的损失，降低测定灵敏度。测量不同灰化温度下（1000-1300℃）10μg/L铁标准溶液的吸光度值，可以看出在灰化温度在1000℃时，峰形更加对称并且吸光度最大，因此选择最佳灰化温度1000℃。
b.因为样品浓度低，吸光值小，原子化温度要尽量选择与最大吸光值对应的温度，比较1900、2000、2100℃的10μg/L铁标准溶液瞬时信号峰，发现2000℃时原子化峰没有拖尾现象，峰对称，2000℃以后，吸收信号不再增强，并且下降很快，故选择2000℃为最佳原子化温度。以10μg/L铁标准溶液，分别选择原子化时间3、5s做对比试验，发现5s原子化时间的吸光度更大，但是3s原子化时间更接近10μg/L铁标准溶液的真实吸光度，因此选择原子化时间为3s。
3.3加酸问题
3.3.1酸的纯度
对比国产的优级纯硝酸，实验室选择MERK的硝酸，铁元素的含量小于0.1μg/L。
3.3.2酸的浓度
在实验过程中，使用的标准溶液和样品中需要添加一定浓度的硝酸，目的是：
a.抑制水解的作用，铁盐类为弱盐，加入H+抑制盐类的水解;
b.使铁离子充分、均匀地离解，抑制在容器壁的吸附;
c.加入了一定量的硝酸使样品和标液更加稳定。
测铁必须在酸性环境下进行，且以硝酸为宜。酸度过小，酸化不完全，酸度过大，损伤石墨管。适宜酸度范围约0.2%-1.0%。可通过实验统一基体中硝酸浓度。用不同浓度硝酸为基体测定10μg/L铁离子标液的吸光度。当HNO3浓度0.5%时，可以使吸光度达到最大并且有较好的样品回收率，因此加硝酸浓度定为0.5%为宜。
4结束语
电厂中二回路给水的铁含量要求小于5μg/L，铁含量的变化直接关系着化学WANO指标的好坏，且给水中铁含量的稳定与否直接关系到蒸汽发生器的腐蚀变化。化学实验室里石墨炉法是测量二回路水中铁离子含量的唯一方法，由于样品中铁含量很低，一旦操作不当容易引起污染，并且分析结果的重复性也不理想，会影响对发电机组二回路水质的正确判断。
参考文献：
[1]张璎鸾.原子吸收光谱法在食品重金属检测中的应用[J].现代食品，2018，0（3）：122-123.
[2]方迪，冯振华，张琳.火焰原子吸收光谱法测定锡阳极泥中铋的含量[J].中国资源综合利用，2020，38（8）：12-14.
（作者单位：国电建投内蒙古能源有限公司）