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摘要：在波长404.4nm下，分别用原子吸收法和原子发射法测定水中钾的含量，并进行了两种方法的对比试验。结果表明，两种方法的精密度和准确度接近，回收率在97%～103%之间，但发射法灵敏度较高、检出限较低。总体上说，两种方法操作简单，结果准确稳定。
关键词：钾 原子吸收法 原子发射法
中图分类号：TF046.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-355-01
钾是活泼金属，容易电离，存在于所有的天然水中，对某一特定的稳定水系，钾的含量基本长期不变。通过钾的测定，可以了解某一水体的特性。另外水中钾的含量测定，对保证工农业生产和人民群众身体健康具有非常重要的意义[1]。因此，本文采用火焰原子吸收光谱法和火焰原子发射光谱法两方法对水中钾的测定进行了研究对比。
1 实验部分
1.1方法原理
原子吸收法采用空心阴极灯作为光源激发待测元素谱线，在通过试样蒸气时，被蒸气中待测元素的基态原子所吸收，由特征谱线被减弱的程度来测定试验中待测元素的含量。
原子发射法是不采用相对应的空心阴极灯，仅利用火焰使处于低级状态的原子吸收能量进入激发态，这种激发态的原子在短时间内跃迁到基态并产生特征谱线，通过谱线强度测定元素含量。
1.2 主要仪器与试剂
ZEEnitAA 700P型原子吸收分光光谱仪（德国耶拿分析仪器股份公司）；钾空心阴极灯（北京有色金属研究总院）。
钾标准溶液（GSB 07-1261-2000，浓度为500mg/L）；硝酸（優级纯）。
1.3 仪器工作条件
以信噪比大，干扰程度小、方便对比实验为原则对仪器工作条件进行试验，确定仪器的工作条件（见表1）。
1.4 测定步骤
1.4.1工作曲线绘制
取钾标准溶液10 mL 置于50mL容量瓶中，用超纯水定容，得到钠标准使用溶液（100 mg/L），配成浓度范围0，1.00，2.00，4.00，6.00，10.00mg/L 的标准系列。
按照前述仪器工作条件分别采用原子吸收法和原子发射法测其吸收值A和发射值E，得出工作曲线表。吸收法的回归方程为：Abs=0.002988Conc-0.000025，相关系数为0.9996，发射法的回归方程为：Ems=0.102847Conc-0.0186，相关系数为0.9997。可以看出，在相同仪器条件下，发射法的灵敏度比吸收法高。
1.4.2水中钾的测定
在与标准系列相同的条件下分别用吸收法和发射法测定试样的A 值和E值，而后根据工作曲线，并利用回归方程计算出钾的含量[2]。
2 结果与讨论
2.1消电离剂的选择
在高温火焰中，钾易发生电离，本应用铯盐作消电离剂[3]予以消除， 但对比试验结果表明，铯盐加入与否，对结果数据影响并不大[4]，同时考虑到对比发射法实验，因而不加入消电离剂，结果也可满足实验要求。
2.2分析线的选择
在原子吸收分析中，通常选择待测元素的共振线作为分析线，这样可以保证检测分析的高灵敏性。但同时也要考虑测定中干扰因素的影响，保证测定的稳定性。水中钾含量较高，为了保证工作曲线的线性范围，改用次灵敏线404.4nm波长进行测定。
2.3灯电流的选择
随着灯电流的增大，吸光值和发射值明显增大，但过高的灯电流会对空心阴极灯损害较大。因此，当灵敏度满足要求时，应尽可能地采用较低的灯电流，所以本实验吸收法测定钾选用的灯电流为4mA。
2.4燃烧器高度的调整
由于不同燃料在空气中燃烧最高温度不同，同一燃料气体在不同燃烧高度时，温度的分布也不同，故在火焰的不同部位所观察到的发射强度有很大差别。分别用发射法和吸收法对4.00mg/L的钾标准溶液在不同的燃烧器高度进行了条件试验，可得出当高度在5mm时，其吸收值和发射值分别相对较高，可作为实际测定时采用。
2.5燃气流量的影响
钾是碱金属，应采用贫燃性火焰，改变燃气流量的实验中发现在乙炔70L/h条件下，吸收法和发射法均有较高的灵敏度。
2.6方法灵敏度和检出限
在选定的试验条件下，绘制工作曲线以及对11次空白溶液进行测定，得出仪器灵敏度和检出限。其中，在次灵敏线条件下，吸收法的检出限好于文献值0.4 mg/L[1]， 说明仪器的性能良好。
2.7 方法精密度和准确度
为了检查方法的精密度，对同一样品进行了9次平行试验结果见表4。所得数据可以看出，发射法和吸收法标准偏差和变异系数均能达到精密度要求。
为评价方法的精确度，分别加入三个浓度的内标（即钾标准），进行回收率实验，测定结果见表5。由实验结果可知，回收率均在97% 一103%之间，能定量回收。
3 结语
本文通过试验优化了燃烧器高度、灯电流等仪器工作条件，建立了用火焰原子吸收法和发射法测定水中钾含量的方法。两种方法均具有操作简单、快速、重现性好等优点。但是，因发射法不用元素灯，减少了因灯电流衰减而引起的误差，而且测定浓度范围大， 灵敏度高， 从整体看发射法略优于吸收法。
在国家标准方面，只有《饮用天然矿泉水检验方法》中涉及原子发射法，因此根据方法溯源原则，目前只能使用原子吸收法作为自来水中钾的检验方法。
参考文献：
[1]水和废水监测分析方法[M]. 第四版. 中国环境科学出版社，2012 ：409-412.
[2] GB/T8538--2008，饮用天然矿泉水检验方法[s].
[3] 孙汉文.原子吸收光谱分析技术[M].北京：中国科学技术出版社，1992：123-129.
[4] 黄慧敏.火焰原子吸收分光光度法测定环境水样中钾和钠[M].福建：福建分析测试，2007，16（2）：115-116.
关键词：钾 原子吸收法 原子发射法
中图分类号：TF046.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-355-01
钾是活泼金属，容易电离，存在于所有的天然水中，对某一特定的稳定水系，钾的含量基本长期不变。通过钾的测定，可以了解某一水体的特性。另外水中钾的含量测定，对保证工农业生产和人民群众身体健康具有非常重要的意义[1]。因此，本文采用火焰原子吸收光谱法和火焰原子发射光谱法两方法对水中钾的测定进行了研究对比。
1 实验部分
1.1方法原理
原子吸收法采用空心阴极灯作为光源激发待测元素谱线，在通过试样蒸气时，被蒸气中待测元素的基态原子所吸收，由特征谱线被减弱的程度来测定试验中待测元素的含量。
原子发射法是不采用相对应的空心阴极灯，仅利用火焰使处于低级状态的原子吸收能量进入激发态，这种激发态的原子在短时间内跃迁到基态并产生特征谱线，通过谱线强度测定元素含量。
1.2 主要仪器与试剂
ZEEnitAA 700P型原子吸收分光光谱仪（德国耶拿分析仪器股份公司）；钾空心阴极灯（北京有色金属研究总院）。
钾标准溶液（GSB 07-1261-2000，浓度为500mg/L）；硝酸（優级纯）。
1.3 仪器工作条件
以信噪比大，干扰程度小、方便对比实验为原则对仪器工作条件进行试验，确定仪器的工作条件（见表1）。
1.4 测定步骤
1.4.1工作曲线绘制
取钾标准溶液10 mL 置于50mL容量瓶中，用超纯水定容，得到钠标准使用溶液（100 mg/L），配成浓度范围0，1.00，2.00，4.00，6.00，10.00mg/L 的标准系列。
按照前述仪器工作条件分别采用原子吸收法和原子发射法测其吸收值A和发射值E，得出工作曲线表。吸收法的回归方程为：Abs=0.002988Conc-0.000025，相关系数为0.9996，发射法的回归方程为：Ems=0.102847Conc-0.0186，相关系数为0.9997。可以看出，在相同仪器条件下，发射法的灵敏度比吸收法高。
1.4.2水中钾的测定
在与标准系列相同的条件下分别用吸收法和发射法测定试样的A 值和E值，而后根据工作曲线，并利用回归方程计算出钾的含量[2]。
2 结果与讨论
2.1消电离剂的选择
在高温火焰中，钾易发生电离，本应用铯盐作消电离剂[3]予以消除， 但对比试验结果表明，铯盐加入与否，对结果数据影响并不大[4]，同时考虑到对比发射法实验，因而不加入消电离剂，结果也可满足实验要求。
2.2分析线的选择
在原子吸收分析中，通常选择待测元素的共振线作为分析线，这样可以保证检测分析的高灵敏性。但同时也要考虑测定中干扰因素的影响，保证测定的稳定性。水中钾含量较高，为了保证工作曲线的线性范围，改用次灵敏线404.4nm波长进行测定。
2.3灯电流的选择
随着灯电流的增大，吸光值和发射值明显增大，但过高的灯电流会对空心阴极灯损害较大。因此，当灵敏度满足要求时，应尽可能地采用较低的灯电流，所以本实验吸收法测定钾选用的灯电流为4mA。
2.4燃烧器高度的调整
由于不同燃料在空气中燃烧最高温度不同，同一燃料气体在不同燃烧高度时，温度的分布也不同，故在火焰的不同部位所观察到的发射强度有很大差别。分别用发射法和吸收法对4.00mg/L的钾标准溶液在不同的燃烧器高度进行了条件试验，可得出当高度在5mm时，其吸收值和发射值分别相对较高，可作为实际测定时采用。
2.5燃气流量的影响
钾是碱金属，应采用贫燃性火焰，改变燃气流量的实验中发现在乙炔70L/h条件下，吸收法和发射法均有较高的灵敏度。
2.6方法灵敏度和检出限
在选定的试验条件下，绘制工作曲线以及对11次空白溶液进行测定，得出仪器灵敏度和检出限。其中，在次灵敏线条件下，吸收法的检出限好于文献值0.4 mg/L[1]， 说明仪器的性能良好。
2.7 方法精密度和准确度
为了检查方法的精密度，对同一样品进行了9次平行试验结果见表4。所得数据可以看出，发射法和吸收法标准偏差和变异系数均能达到精密度要求。
为评价方法的精确度，分别加入三个浓度的内标（即钾标准），进行回收率实验，测定结果见表5。由实验结果可知，回收率均在97% 一103%之间，能定量回收。
3 结语
本文通过试验优化了燃烧器高度、灯电流等仪器工作条件，建立了用火焰原子吸收法和发射法测定水中钾含量的方法。两种方法均具有操作简单、快速、重现性好等优点。但是，因发射法不用元素灯，减少了因灯电流衰减而引起的误差，而且测定浓度范围大， 灵敏度高， 从整体看发射法略优于吸收法。
在国家标准方面，只有《饮用天然矿泉水检验方法》中涉及原子发射法，因此根据方法溯源原则，目前只能使用原子吸收法作为自来水中钾的检验方法。
参考文献：
[1]水和废水监测分析方法[M]. 第四版. 中国环境科学出版社，2012 ：409-412.
[2] GB/T8538--2008，饮用天然矿泉水检验方法[s].
[3] 孙汉文.原子吸收光谱分析技术[M].北京：中国科学技术出版社，1992：123-129.
[4] 黄慧敏.火焰原子吸收分光光度法测定环境水样中钾和钠[M].福建：福建分析测试，2007，16（2）：115-116.