玻璃纖維濾筒不同消解方式測(cè)鉛結(jié)果對(duì)比

劉 錕 陳 克

(1.江蘇省金湖縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站,金湖 211600；2.黃山華綠園生物科技有限公司，黃山 245700)

玻璃纖維濾筒不同消解方式測(cè)鉛結(jié)果對(duì)比

劉 錕1陳 克2

(1.江蘇省金湖縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站,金湖 211600；2.黃山華綠園生物科技有限公司，黃山 245700)

微波消解未預(yù)處理玻璃纖維濾筒測(cè)試含鉛量為0.458mg/L，預(yù)處理后玻璃纖維濾筒測(cè)試鉛含量為0.153mg/L，微波消解酸洗玻璃纖維濾筒加標(biāo)測(cè)定值為0.348mg/L，加標(biāo)回收率為97.5%；電熱板酸煮未酸洗玻璃纖維濾筒測(cè)試含鉛量為0.353mg/L，酸洗后玻璃纖維濾筒測(cè)試鉛含量為0.056mg/L，酸洗玻璃纖維濾筒加標(biāo)測(cè)定值為0.250mg/L，加標(biāo)回收率為97%。

微波消解 電熱板 玻璃纖維濾筒 鉛

《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版)中火焰原子吸收分光光度法測(cè)鉛中，采用了電熱板消解玻璃纖維濾筒的方法。比較微波消解玻璃纖維濾筒與電熱板消解玻璃纖維濾筒兩種處理方法，微波消解玻璃纖維濾筒過(guò)程中加入氫氟酸將玻璃纖維濾筒完全消解澄清，趕酸后定容直接測(cè)試。電熱板消解玻璃纖維濾筒，需要進(jìn)行抽濾，測(cè)定的是浸出液。微波消解法和電熱板消解法相比較結(jié)果表明，微波消解法縮短了消解時(shí)間，去掉了抽濾環(huán)節(jié)，減少了樣品交叉污染，提高人員工作效率等優(yōu)點(diǎn)[1-4]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

原子吸收分光光度計(jì)：novAA350，德國(guó)耶拿分析儀器股份有限公司；

鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：1000mg/L(不確定度1%),環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所，GSB 07-1257-2000；

微波消解儀：XT9912，上海新拓分析儀器科技有限公司 ；

不銹鋼調(diào)溫電熱板：TP型，江蘇金壇大地自動(dòng)化儀器廠，；

樣品預(yù)處理加熱儀：XT9816，上海新拓分析儀器科技有限公司；

硝酸：優(yōu)級(jí)純；

氫氟酸：優(yōu)級(jí)純；

過(guò)氧化氫：優(yōu)級(jí)純；

玻璃纖維濾筒：直徑28mm，長(zhǎng)度70mm，天津市凈欣環(huán)?？萍加邢薰荆?/p>

實(shí)驗(yàn)室用水為超純水。

用0.2% 硝酸溶液將1000mg/L鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液稀釋配制成0、0.050、0.100、0.200、0.500、1.00mg/L鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。

1.2 儀器參數(shù)

2013年，北京尚水信息技術(shù)股份有限公司承擔(dān)了亞洲最大的水動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室相關(guān)測(cè)量與分析系統(tǒng)建造工作，在該項(xiàng)工作中配置了各類數(shù)字實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，包括業(yè)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的高精度超大試驗(yàn)水槽、觸控式三維測(cè)控平臺(tái)、超大范圍流場(chǎng)集中管理測(cè)量系統(tǒng)。其中，流場(chǎng)集中管理測(cè)量系統(tǒng)是國(guó)際首例同步測(cè)量超大范圍流場(chǎng)的產(chǎn)品，大幅度提高了模型實(shí)驗(yàn)的測(cè)量效率，實(shí)現(xiàn)了表面流場(chǎng)測(cè)量技術(shù)的一次革命性跨越。

微波消解儀參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 微波消解儀工作參數(shù)

原子吸收分光光度計(jì)參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表2。

表2 原子吸收分光光度計(jì)工作參數(shù)

1.3 玻璃纖維濾筒酸洗預(yù)處理

先用( 1 +1)熱硝酸溶液浸泡約3h(不能煮沸, 以免破壞濾筒)；從酸中取出后, 在水中浸泡10min, 取出用水淋洗至近中性, 烘干后即可使用[5]。

1.4 樣品測(cè)定

1.4.1 微波消解法

將整個(gè)玻璃纖維濾筒撕碎放入消解罐，在消解罐中加入硝酸6mL、氫氟酸4mL，按照表1參數(shù)設(shè)置微波消解程序進(jìn)行消解。冷卻后取下消解罐，開(kāi)蓋后將消解罐放置樣品預(yù)處理加熱儀上，溫度設(shè)置為150℃，時(shí)間為180min趕酸。趕酸結(jié)束后加入(1+1)硝酸溶液2 mL溶解殘?jiān)ㄈ葜?0 mL，混勻后測(cè)定。

1.4.2 電熱板酸煮法

將整個(gè)玻璃纖維濾筒放入250mL錐形瓶中，加入(1+1)硝酸溶液50mL，30%過(guò)氧化氫15mL，在電熱板上微沸2h，1h后再加入過(guò)氧化氫5mL，冷卻后抽濾。用水洗滌錐形瓶、濾渣及抽濾瓶三次以上，洗滌液與濾液合并，放在電熱板上微沸蒸干，用(1+1)硝酸溶液2 mL溶解殘?jiān)ㄈ葜?0 mL，混勻后測(cè)定[6]。

2 結(jié)果與討論

2.1 方法線性與檢出限

在上述儀器工作條件下分別測(cè)量鉛系列標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.00、0.050、0.100、0.200、0.500、1.00mg/L的吸光度。以吸光度y對(duì)質(zhì)量濃度x繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，回歸方程為y=0.0657x+0.0027，相關(guān)系數(shù)r=0.999 8。連續(xù)測(cè)定0.2% 硝酸溶液11 次，以3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差確定儀器檢出限為0.013mg/L。按定容體積50mL、采樣體積540L 計(jì)，該方法測(cè)定塵鉛樣品的檢出限為1.20 μg/m3。

2.2 微波消解法和電熱板酸煮法對(duì)比

微波消解法在消解酸中添加了氫氟酸，將玻璃纖維濾筒消解至澄清，有少許氟化鈣沉淀。微波消解步驟上省略了抽濾這個(gè)環(huán)節(jié)，杜絕了樣品的相互污染，由于微波消解過(guò)程是在密閉的空間內(nèi)進(jìn)行，樣品重復(fù)性較好。整個(gè)消解過(guò)程不需要人員的值守，消解時(shí)間短，比較適合大批量的樣品分析。微波消解的缺點(diǎn)是玻璃纖維濾筒消解過(guò)程中，氫氟酸和玻璃纖維濾筒中的鈣離子產(chǎn)生氟化鈣沉淀[7]，兩種方法的對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 微波消解法和電熱板酸煮法對(duì)比

2.3 微波消解法和電熱板酸煮法鉛分析結(jié)果對(duì)比

微波消解法和電熱板酸煮法鉛分析結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表4～表8。

表4 未預(yù)處理玻璃纖維濾筒2種消解方式測(cè)鉛結(jié)果 mg/L

由表4可知，微波消解未酸洗玻璃纖維濾筒平均值為0.458mg/L，電熱板酸煮未酸洗玻璃纖維濾筒平均值為0.353mg/L。同一批次的玻璃纖維濾筒未酸洗后電熱板酸煮法比微波消解法鉛分析結(jié)果明顯偏低。微波消解法完全消解了玻璃纖維濾筒，所以消解測(cè)試結(jié)果和電熱板酸煮法相比較偏高；但是微波消解和電熱板酸煮法兩種分析結(jié)果顯示，同一批次的玻璃纖維濾筒鉛含量較為穩(wěn)定。

表5 預(yù)處理后玻璃纖維濾筒2種消解方式測(cè)鉛結(jié)果 mg/L

由表5可知，微波消解經(jīng)酸洗玻璃纖維濾筒平均值為0.153mg/L，電熱板酸煮經(jīng)酸洗玻璃纖維濾筒平均值為0.056mg/L。同一批次的預(yù)處理后玻璃纖維濾筒電熱板酸煮法比微波消解法鉛分析結(jié)果明顯偏低。微波消解法完全消解玻璃纖維濾筒，所以消解測(cè)試結(jié)果和電熱板酸煮法相比較偏高；但是微波消解和電熱板酸煮法兩種分析結(jié)果顯示，同一批次的玻璃纖維濾筒鉛含量較為穩(wěn)定。

表6 玻璃纖維濾筒酸洗和未酸洗2種方式測(cè)鉛結(jié)果 mg/L

由表6可知，微波消解法和電熱板酸煮法分析玻璃纖維濾筒酸洗前后鉛含量差異都較大，預(yù)處理過(guò)程有明顯的除鉛效果。玻璃纖維濾筒酸洗后，微波消解法除鉛量為0.305mg/L，除鉛效率為66%；電熱板酸煮法除鉛量為0.297mg/L，除鉛效率為84%。

表7 酸洗玻璃纖維濾筒兩種消解方式加標(biāo)測(cè)定結(jié)果 mg/L

表7結(jié)果表明，玻璃纖維濾筒放入消解罐和錐形瓶中后，再加入1mL含量為10mg/L的鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液，按照1.4.1和1.4.2步驟操作后，微波消解酸洗玻璃纖維濾筒加標(biāo)測(cè)定值為0.348mg/L，電熱板酸煮玻璃纖維濾筒加標(biāo)測(cè)定值為0.250mg/L。

表8 兩種處理方式加標(biāo)回收率

由表8得知，微波消解酸洗玻璃纖維濾筒加標(biāo)回收率為97.5%，電熱板酸煮酸洗玻璃纖維濾筒加標(biāo)回收率為97%。

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，微波消解可以替代《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版)中火焰原子吸收分光光度法測(cè)鉛中所使用的電熱板消解玻璃纖維濾筒的方法。微波消解未處理玻璃纖維濾筒測(cè)試含鉛量為0.458mg/L，消解預(yù)處理玻璃纖維濾筒測(cè)試鉛含量為0.153mg/L，消解酸洗玻璃纖維濾筒加標(biāo)測(cè)定值為0.348mg/L，加標(biāo)回收率為97.5%；電熱板酸煮未酸洗玻璃纖維濾筒測(cè)試含鉛量為0.353mg/L，消解酸洗玻璃纖維濾筒測(cè)試鉛含量為0.056mg/L，消解酸洗玻璃纖維濾筒加標(biāo)測(cè)定值為0.250mg/L，加標(biāo)回收率為97%。

電熱板酸煮法設(shè)備簡(jiǎn)單，但是酸煮過(guò)程比較繁瑣，并且多個(gè)樣品共用一個(gè)抽濾裝置，會(huì)容易產(chǎn)生樣品互相污染。另外由于錐形瓶由于上端開(kāi)口較小，當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間加熱錐形瓶后，玻璃纖維濾筒被煮爛后覆蓋在酸上層，導(dǎo)致熱量聚集不易散出，最終會(huì)發(fā)生噴濺現(xiàn)象導(dǎo)致樣品報(bào)廢，對(duì)操作人員和周邊環(huán)境有較大的危害，敞開(kāi)式消解也較容易產(chǎn)生樣品污染[8]。

微波消解過(guò)程密閉，消解過(guò)程無(wú)需人員值守，提高了工作效率。酸洗玻璃纖維濾筒本底值，微波消解法和電熱板酸煮法相比較高。但同一批次玻璃纖維濾筒含鉛量穩(wěn)定，所以兩種方法加標(biāo)回收結(jié)果相差不大，均符合要求。在同一批次玻璃纖維濾筒含鉛量穩(wěn)定的前提下，微波消解玻璃纖維濾筒分析鉛可以替代電熱板酸煮法。

[1]文湘華，吳玲鉦.微波消解技術(shù)在沉積物樣品元素分析中的應(yīng)用[J]．環(huán)境科學(xué)進(jìn)展，1998，6(2)：61-65．

[2]饒姍姍，李玉金，段德宏，王根霞.微波技術(shù)在環(huán)境樣品預(yù)處理中的應(yīng)用[J]．甘肅聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2005，19(1)：44-46．

[3]趙玉慧，秦杰.電熱板消解法與微波消解法測(cè)定大氣顆粒物Cu、Pb元素的對(duì)比[J]．光譜實(shí)驗(yàn)室，2009，26(3):602-604.

[4]張磊，王曉艷，李波.微波消解技術(shù)在金屬分析中的應(yīng)用.光譜實(shí)驗(yàn)室，2010,26(3):171-175.

[5]梁彩萍.玻璃纖維濾筒采集鉛塵、鉛煙預(yù)處理方法.內(nèi)蒙古環(huán)境科學(xué),2009,21(6):38-40.

[6]國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法》編委會(huì)．空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法[M]．4 版．北京: 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2003.

[7]陳秋雯.硝酸-氫氟酸微波消解體系測(cè)定廠界空氣中的鉛.三峽環(huán)境與生態(tài)，2010,32(6)：13-14.

[8]孫靖，張長(zhǎng)壽.混酸消解玻璃纖維濾筒濾膜法測(cè)定大氣顆粒物中的鉛.環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2013，(4):117-119.

Comparison of different digestion methods for glass fiber filter tube.

Liu Kun1，Chen Ke2

(1.JinhuCountyEnvironmentalMonitoringStation，Jinhu211600，China；2.HuangshanGreenxtractco.,ltd.,Huangshan245700，China)

Using the microwave digestion method, the measured lead contents for the un-pretreated and pretreated glass fiber filter tube are 0.458mg/L and 0.153mg/L, respectively.Using the electric heating plate method, the measured lead contents for the un-pretreated and pretreated glass fiber filter tube are 0.353mg/L and 0.056 mg/L , respectively. The determination results of microwave digestion method are higher than that of electric heating plate method.

microwave digestion；electric heating plate； glass fiber filter tube；lead

劉錕，男，1981年出生，工程師，從事環(huán)境監(jiān)測(cè)和空氣、水質(zhì)、土壤、降水等重金屬分析工作。

10.3936/j.issn.1001-232x.2015.04.019

2015-02-04