张勇 贾伟青 张贵珠
天津市光复科技发展有限公司 301727
摘要： 本文通过GB/T17132-1997的富集甲基汞的装置详尽研究了用此装置富集、解析大气中、水中痕量砷(III)和砷（V）对其吸附条件、解析条件，砷(III)和砷（V）的分离和测定。并用简单的砷斑法进行测定，通过前处富集和解析，分离浓缩效果好，灵敏度高，所需仪器简单。
砷及其化合物是工业五大毒物元素之一，是环境监测的主要项目之一，但是无论水中、大气中、食品中、土壤中砷的含量极低，所以无论采用多高灵敏分析技术，比也许采用较大倍数的富集，才能准确测定。目前多采用巯基棉作为富集剂（1-6），一般是人工取水样长时间慢速通过巯基棉管，然后解析再进行测定，耗时长，浪费大量的人力、物力、财力。国标GB/T17132-1987采用的自动富集痕量烷基汞的方法，是自动操作，富集速度快，仅需要30min,即可完成甲基汞的富集。
但用此自动富集砷的研究未见报导。本文详细研究了用此自动富集装置、富集痕量砷的研究所，并对砷（III）和砷（V)的解析条件、测定方法进行了详细的研究。
关键词: 灵敏度高 简单 自动操作 富集
一、实验方法
1.1主要仪器及设备
痕量甲基汞富集仪 ：天津市光复科技发展有限公司
测砷瓶
溴化汞试纸：天津市光复科技发展有限公司
砷化氢发生瓶
巯基棉管：有10-12cm的玻璃管，内填0.1g巯基棉，两端密封保存
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巯基棉纱布：长8cm，宽6cm的纱布，经巯基化，上口有拉紧绳，以便与富集框固定，防止旋转过程中脱落。
巯基棉富集装置：有250ml分液漏斗，下端垂直密封连接上巯基棉管组成。
1.2 主要试剂
砷（III）标准溶液 1.00mg/ml ，临用前稀释1.00微克/毫升
砷（V）标准溶液 1.00mg/ml ，临用前稀释1.00微克/毫升
碘化钾溶液：20%
氯化亚锡溶液：40%
硫脲溶液：20%
盐酸溶液：2.5mol/L
无砷锌粒
1.3实验方法
1.3.1、砷的测定方法
取经过巯基纱布富集解析，又经巯基棉富集、解析的样品，于测砷瓶中，加入15毫升浓盐酸，1g锌粒，立即塞上预先装好的乙酸铅棉花及溴化汞试纸的测砷管，25℃放置1小时，取出溴化汞试纸，与标准砷斑比较。
1.3.2 砷的巯基纱布的自动富集
详见图1，
取待测定水样1000ml（或经处理的其他样品），于1000ml烧杯中，把烧杯放在图1的巯基棉纱布框下。并淹没，开动搅拌器，使框架转速为10rpm，30min后，把装置上提，使框架离开烧杯中的水层，用少量蒸馏水吹洗纱布2-3次，取下纱布，按照以下解析过程进行解析，测定。
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二、结果与讨论
2.1巯基纱布旋转富集砷的装置，将巯基纱布套在框架上，框架由微型电机带动旋转，纱布框架悬在容积为1升的园桶性塑料瓶中，构成一个便携式现场富集装置。
见图1
痕量砷的富集装置
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如图所示，为了缩小富集装置的体积，便于携带，把GB/T17132-1998中的电机转送装置去掉，完全永微型直流电机带动，同时去掉了与总电机连接的拉线盘。
2.2巯基纱布对砷（III）的吸附性能实验表明，巯基纱布与巯基棉相同，对砷（III）有较强的吸附能力，且吸附率与溶液的浓度有关，在1.0-8.0mol/L盐酸介质中，巯基纱布均可定量吸附砷（III），而在4mol/L以下的盐酸介质中，对砷（V）完全不吸附，这就为我们分别测定砷（III）和砷（V）提供了依据。在1升的烧杯中，装有被富集的水样（1.0升），用盐酸调至酸度为1mol/L，开动电机，使巯基纱布框架旋转，在不同转速下进行富集，实验表明只要控制转速为10rpm，30min后，即可完全定量的吸附砷（III）与巯基纱布上。
2.3 巯基纱布上砷（III）的解析剂和解析酸度的选择
巯基纱布的重量为1.0g，本文对吸附砷（III）较少量（＜2.0mg），和大吸附量20-40mg进行了实验，其解析酸度如表2所示，即小吸附量的巯基纱布用热的浓盐酸作为解析液。1:1,2:1,3:1的硝酸溶液作为解析液，对砷(III)均可有效解析，对于大吸附量的砷，需要用2:5的硝酸溶液、3:1硝酸溶液或用浓盐酸温浸法才能有效解脱。
表2还可看出用1:1,2:1,3:1的硝酸，浓盐酸都是巯基纱布的良好解析液，硝酸解析速度快，解析率高，但较浓的硝酸有可能影响巯基纱布的再生使用次数，均衡考虑，我们认为选择浓盐酸和1:1硝酸为好。
表2 巯基纱布上砷（III）的解析剂和解析酸度
巯基纱布富集砷（III）的量
2mg/1.0g 解析液及用量（ml) 砷的解析率（%）
1:1 HNO3 (3ml) 98.5
2:1 HNO3 (3ml) 99.0
3:1 HNO3 (3ml) 100.0
浓盐酸（3ml) 88.5
巯基纱布富集砷（III）的量
4.0mg/1.0g 1:1 HNO3 (3ml) 98.0
2:1 HNO3 (3ml) 99.0
3:1 HNO3 (3ml) 100.0
浓盐酸热浸法 80.0
2.4巯基纱布对砷（V）的吸附性能
实验标明巯基纱布与巯基棉一样，对砷（III）有很强的吸附能力，在1-8mol/L的盐酸介质中，均可定量吸附砷(III),而在4mol/L的盐酸介质中，对砷（V）完全不吸附，即使在6mol/L盐酸介质中吸附率也小于2%，具体数据见表3
表3 巯基纱布对砷（III）和砷（V）的吸附
吸附酸度mol/L Hcl 1 2 4 6 8 10
砷（III）吸附率（%） 98 99 98 99 99 90
砷（V）吸附率（%） 0 0 1 2 2.5 4
表中明确看出，如果用巯基纱布富集砷（III），砷（V）是完全不干扰，所以为我们测定痕量砷（III）提供理论依据。
2.5 砷（V）的还原
要想测定总砷含量，必须把砷（V）还原为砷（III），再进行测定，两者之和即为总砷的含量。
砷的还原，需要在1mol/L的盐酸介质，选择硫脲—碘化钾作为还原剂，碘化钾与硫脲的重量比1:10（0.2%：0.02%），于沸水温度控制在80℃以下水浴中加热3-5公斤。
2.6 结果与误差
2.6.1 标准砷斑的制作
通过上述巯基纱布的砷（III）的解析剂和解析酸度不同，对砷（III）的解析率不同，所以采用不同的解析剂必须制备不同的标准砷斑，通过大量的试验表明，如果用浓盐酸作为解析剂，工作曲线砷斑必须经过吸附解析操作，如果采用硝酸（1:1,2:1,3:1）作为解析剂，标准砷斑可不经过吸附与解析过程，可节约大量人力和财力。
2.6.2 不同方法的测定结果
表4 不同解析方法的测定结果（对于0.1mg/ml)
解析液 测定结果（mg/ml) 相对标准偏差（%）
浓盐酸 0.095 5.0
1：1硝酸 0.098 2.0
2:1硝酸 0.099 1.0
3:1硝酸 0.099 1.0
表中结果，浓盐酸作为解析剂时，标准色斑是经过解析的制备。硝酸作为解析剂时，标准色斑未经过解析，直接制备。实验还表明如果用浓盐酸作为解析剂，标准砷斑不经过解析，直接对照，相对标准偏差为9.8%
参考文献：1、巯基棉分离-化学分光测定痕量价态砷 耿征等 分析花学1992.20（4）
2、巯基棉富集分离-氢化物原子吸收法分别测定水中痕量砷（III）和砷（V） 俞穆清等，分析化学1992 10（12）
3、海产品中无机砷的巯基棉富集-Ag-DOC测定法，田永碧等，华西医大学报1992。25（2）
4、巯基棉富集分离-砷锑钼兰光度法测定砷
5、巯基棉分离富集-石墨炉原子吸收光谱法测定进口高纯硫磺中痕量砷，何建伟等，广西师范大学学报（自然科学版）2003.21（1）
6、巯基棉富集-氢化物原子荧光法测定地下水中痕量砷 岳秀云，地质实验室199（1）