廢水中Cd（II）離子含量的監(jiān)測(cè)方法探測(cè)

杜鵬　赫麗杰　劉海燕

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)、工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人們?cè)谏睢⑸a(chǎn)中高頻率地使用高科技產(chǎn)品時(shí)，也造成了許多重金屬污染。本文通過對(duì)Cd（II）離子的特征進(jìn)行分析，比較了各種廢水中Cd（II）離子的監(jiān)測(cè)、清除等方法，探討了這些方法在實(shí)際的生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，從而達(dá)到持續(xù)有效地循環(huán)利用水、減少環(huán)境污染、保護(hù)身體健康、保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：Cd（II）離子；廢水處理；環(huán)境保護(hù)；脈沖伏安法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.002

1 前言

隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大、科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國的高科技產(chǎn)品中重金屬的運(yùn)用越來越頻繁，但是隨之而來的是一系列對(duì)人體、環(huán)境有害的重金屬污染，特別是廢水中的Cd（II）離子污染，給生產(chǎn)生活帶來了極大的危害。因此通過對(duì)廢水中的Cd（II）離子的性質(zhì)、特征、附和狀態(tài)進(jìn)行分析，總結(jié)傳統(tǒng)的廢水重金屬監(jiān)測(cè)方法，結(jié)合Cd（II）離子污染的污染現(xiàn)狀，探討和創(chuàng)新監(jiān)測(cè)廢水中Cd（II）離子的含量，進(jìn)而確保生產(chǎn)生活的健康、可持續(xù)發(fā)展。

2 Cd（II）離子

2.1 Cd（II）離子的特征

Cd（鎘）是一種能夠吸收中子、存在于自然界中的優(yōu)良金屬，具有燃弧小、導(dǎo)電性能好、抗熔焊性能強(qiáng)、電位高等特征，多被運(yùn)用于鋅鎘電池之中，由于其硫化物的顏色鮮明，也被用于制備鎘黃顏料，而由其制成的棒條能夠在原子反應(yīng)中起到減緩核子的連鎖反應(yīng)速度的作用。鎘在燃燒加熱的化學(xué)反應(yīng)中，其離子能夠與氧化鈉形成氧化鎘或氫氧化鎘。鎘離子較為活躍且難降解，其對(duì)人體的傷害主要表現(xiàn)為其通過刺激人體的呼吸道又難以被人體的消化系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)降解，長期積存于腎臟或肝而造成腎臟或肝的損害，有時(shí)還會(huì)導(dǎo)致骨質(zhì)軟化或骨質(zhì)疏松。一般情況下，在處理含鎘的廢水時(shí)，大多數(shù)都采用離子交換法、氣浮法、中和沉淀法、堿性氯化法等方法，但是都不能徹底清除掉活躍的鎘離子及其附和的化合物。

2.2 Cd（II）離子的安全標(biāo)準(zhǔn)及污染

由于鎘離子屬于重金屬中的難以降解、活躍程度高的一種金屬，其被歐盟列為可致癌物質(zhì)、高危有毒物質(zhì)來監(jiān)管；而美國的環(huán)境保護(hù)署則限制其排入農(nóng)田、河流、湖泊之中，而飲用水中含鎘量不得超過10ppb，并嚴(yán)格限制到5ppb以下，對(duì)于空氣中和食品、藥品中的含鎘量都是嚴(yán)格控制的。

據(jù)目前的鎘污染事件的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，隨著人們生產(chǎn)生活的需要，鎘離子污染的出現(xiàn)頻率越來越高，雖然在工業(yè)的材料選用上，大多采用環(huán)保型材料，但是鎘金屬的選用逐漸朝著化妝品、食品等領(lǐng)域轉(zhuǎn)移，例如2012年由加拿大環(huán)保組織出具的關(guān)于化妝品中重金屬危害的報(bào)告，國際知名化妝品品牌（如倩碧、歐萊雅的睫毛膏等）的產(chǎn)品中都含有鎘金屬；2013年廣州食品藥品抽檢流通中的大米及其相關(guān)米制品時(shí)發(fā)現(xiàn)鎘嚴(yán)重超標(biāo)等等現(xiàn)象，這些數(shù)據(jù)和報(bào)告都表明了鎘等重金屬都在嚴(yán)重地侵害著人們的身體健康和優(yōu)美的環(huán)境。

3 廢水中Cd（II）離子含量的監(jiān)測(cè)方法

3.1 火焰原子吸收光度法

此種方法具有極高的靈敏度，主要是依據(jù)鎘離子對(duì)鎘元素的特征普線所產(chǎn)生的選擇性吸收來測(cè)定其含量的。將試樣溶液（含鎘廢水）噴入空氣乙炔火焰之中，鎘離子的化合物將會(huì)在火焰中離解成為原子蒸汽，當(dāng)元素?zé)簦ㄤJ線光源）發(fā)射的鎘離子特征在普線光輻射經(jīng)過原子蒸汽層時(shí)，其將會(huì)對(duì)普線發(fā)生選擇性的吸收。一般情況下，在特定的條件中，鎘離子與特征普線的濃度將會(huì)形成正比的關(guān)系，這樣就能夠通過吸收線的吸光度來確定含鎘廢水中鎘離子的濃度了。此種方式來測(cè)定鎘離子的含量，具有準(zhǔn)確度高、檢出限低、選擇性好、分析速度快、應(yīng)用范圍廣、儀器較為簡單等優(yōu)勢(shì)，但是也有對(duì)鎘離子等難熔元素、稀土元素的測(cè)量結(jié)果不滿意、不能同時(shí)進(jìn)行多元素、離子分類分析的局限性，不能極大限度地解決現(xiàn)今鎘污染擴(kuò)大的問題。

3.2 ICP-AES監(jiān)測(cè)方法

此種方法是要借助二氧化錳等介質(zhì)對(duì)Cd（II）離子的吸附效果來測(cè)定其在污水中的含量，主要用于金屬合金、水質(zhì)、高純物質(zhì)、生物試樣的分析。其對(duì)Cd（II）離子的測(cè)定主要是通過電感耦合等離子體使得含鎘廢水的樣品氣化分離出Cd（II）離子，進(jìn)而進(jìn)入質(zhì)譜對(duì)其進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)采用定量分析、半定量分析、定性分析等方法同時(shí)進(jìn)行Cd（II）離子附和物元素及其同位素的Cd（II）離子含量的測(cè)定。這種方式的檢測(cè)限比火焰原子吸收光度法更低，具有靈敏度高、線性寬、可同時(shí)測(cè)量多種金屬元素及其同位素，是衡量分析中的最先進(jìn)的方法；但是對(duì)于廢水中Cd（II）離子含量的監(jiān)測(cè)，由于其還具有第三介質(zhì)、催化劑等物質(zhì)的加入，造成結(jié)果不精準(zhǔn)、效果不佳等問題而不能準(zhǔn)確測(cè)定Cd（II）離子的含量。

3.3 HPLC監(jiān)測(cè)方法

HPLC（高效液相色譜法）監(jiān)測(cè)法是色譜法的重要分支，目前被許多學(xué)者運(yùn)用于Cd（II）離子的檢測(cè)，主要是采用不同比例的混合溶劑或不同極性的同種溶劑、緩沖液等流動(dòng)相，在高壓輸液系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)固定相色譜柱的分離檢測(cè)分析。此種方式由于絡(luò)合劑的原則范圍較窄而產(chǎn)生了局限性。

3.4 脈沖伏安法

此種方法是利用了Cd（II）離子的電活性等性質(zhì)，采用了三電極系統(tǒng)來進(jìn)行差分脈沖伏安法來測(cè)定、分析其含量的。其原理在于Cd（II）離子在一定的電位條件下在電極的表面能夠被還原，并通過儀器將氧化還原反應(yīng)中的電流信號(hào)轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)并記錄成電位―電流曲線，同時(shí)對(duì)其峰電位、峰電流、待測(cè)的Cd（II）離子的濃度、含量進(jìn)行定量的分析。其具有線性寬、靈敏度高等優(yōu)勢(shì)，但是容易受到共存離子等物質(zhì)的干擾，結(jié)果不能精準(zhǔn)。

4 結(jié)語

目前，鎘等重金屬的污染正朝著食品、藥品、水體等領(lǐng)域擴(kuò)張的趨勢(shì)發(fā)展，對(duì)人們的身體健康、生命安全、生存環(huán)境帶來了嚴(yán)重的危害。因此，通過電感耦合等離子體、脈沖伏安法、原子吸收法等方法對(duì)廢水中的Cd（II）離子進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不僅有利于污水、廢水的循環(huán)利用，減少工業(yè)用水的負(fù)擔(dān)，還能夠?yàn)槿藗兊纳婕捌洵h(huán)境的保護(hù)豎立起一道屏障，進(jìn)而促進(jìn)人與環(huán)境的和諧相處。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳智森.火電廠循環(huán)冷卻水處理技術(shù)與水質(zhì)控制方法及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)務(wù)全書[D].吉林科技出版社，2004：128.

[2]辛紅云等.不同形態(tài)MnO2對(duì)污水中重金屬Pb（2+）、Cd（2+）吸附效果的初探[J].干旱環(huán)境監(jiān)測(cè)，2012（02）：65-69.

項(xiàng)目名稱：遼寧省教育廳科學(xué)研究一般項(xiàng)目“柔性金屬-有機(jī)骨架材料的制備及其光催化性能研究”（項(xiàng)目編號(hào)：L2015549）

營口理工學(xué)院院級(jí)科研基金項(xiàng)目“非對(duì)稱羧酸構(gòu)筑的MOFs材料及其染料降解性能研究”（項(xiàng)目編號(hào)：QNL2015511）

作者簡介：杜鵬（1986-），男，山東濟(jì)寧人，博士研究生，講師，主要從事晶態(tài)功能材料的制備及其性能研究。