兩種消解體系處理測(cè)定廢水中鎘的比對(duì)

劉 暢

(遼寧省環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)中心，遼寧 沈陽(yáng) 110161)

兩種消解體系處理測(cè)定廢水中鎘的比對(duì)

劉 暢

(遼寧省環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)中心，遼寧 沈陽(yáng) 110161)

石墨爐原子吸收法在測(cè)定重金屬方面由于其檢出限低、靈敏度好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用，而其前處理是影響測(cè)定結(jié)果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本實(shí)驗(yàn)選擇選礦廠、電廠、石化公司和電子管廠產(chǎn)生的4種廢水水體為樣本，分別用電熱板消解法(硝酸-高氯酸消解體系）和微波消解法（硝酸-過(guò)氧化氫消解體系）進(jìn)行前處理，用石墨爐原子吸收法對(duì)處理后的8種樣本中的鎘元素進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定結(jié)果顯示，電熱板消解法的加標(biāo)回收率更高，精密度更低。建議在用石墨爐原子吸收法測(cè)定廢水中鎘時(shí)采用電熱板消解法為前處理方法。

石墨爐；消解體系；廢水；鎘

近年來(lái)，重金屬污染帶來(lái)的安全問(wèn)題倍受人們的關(guān)注，重金屬鎘等不易分解，一旦進(jìn)入人體，很難排出且容易富集，對(duì)人體健康造成極大的危害。因此，監(jiān)測(cè)廢水中的重金屬鎘的含量，對(duì)控制重金屬污染，保障人體身體健康顯得極為重要。石墨爐原子吸收法檢測(cè)樣品中的鎘，準(zhǔn)確度、精密度均能滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)要求[1]，且石墨爐原子吸收法不產(chǎn)生有害物質(zhì)，對(duì)于大批次樣品的測(cè)定有較高效率[2]。用石墨爐法可以采用程序升溫直接分析固體樣品，但許多樣品需經(jīng)過(guò)前處理才能測(cè)定。不同的樣品有不同的前處理方法，同一樣品也有多種前處理方法，選擇不同方法的依據(jù)就是方便快捷的同時(shí)，又要盡量減少樣品的用量，減少有效成分的流失。樣品處理是原子吸收光譜法測(cè)定的關(guān)鍵步驟之一，尋找簡(jiǎn)便有效的樣品處理技術(shù)，一直是分析工作者的研究的重要課題[3]。

1 兩種消解體系

1.1 硝酸-高氯酸體系

取50.0mL適量水樣于150.0mL聚四氟乙烯消解杯中，加入5.0mL濃HNO3，在可控溫電熱板上加熱消解，蓋上表面皿，保持溶液溫度95±5℃，不沸騰加熱回流30min，移去表面皿，保持微沸蒸發(fā)至溶液為5.0mL左右時(shí)停止加熱。

待上述溶液冷卻后，緩慢加入1.0mL高氯酸，加熱保持微沸，直到溶液不再產(chǎn)生濃烈的白煙，此時(shí)溶液體積為黃豆粒大小。

溶液冷卻后，用適量實(shí)驗(yàn)用水淋洗消解杯內(nèi)壁至少3次，轉(zhuǎn)移至50.0 mL容量瓶中定容，待測(cè)。

1.2 硝酸-過(guò)氧化氫體系

消解酸體系及酸用量參照《水質(zhì) 金屬總量的消解 硝酸消解法》（HJ677-2013）。具體操作方法如下：量取50.0 mL混合均勻的水樣于150.0 mL燒杯或錐形瓶中，加入5mL濃硝酸，置于溫控加熱設(shè)備上，蓋上表面皿或小漏斗，保持溶液溫度95±5℃，不沸騰加熱回流 30 min，移去表面皿，蒸發(fā)至溶液為5.0 mL左右時(shí)停止加熱。待冷卻后，再加入5.0 mL濃硝酸，蓋上表面皿，繼續(xù)加熱回流。如果有棕色的煙生成，重復(fù)這一步驟（每次加入5.0 mL濃硝酸），直到不再有棕色的煙產(chǎn)生，將溶液蒸發(fā)至5.0 mL左右。

待上述溶液冷卻后，緩慢加入3.0 mL過(guò)氧化氫，繼續(xù)蓋上表面皿，并保持溶液溫度95±5℃，加熱至不再有大量氣泡產(chǎn)生，待溶液冷卻，繼續(xù)加入過(guò)氧化氫，每次為1.0 mL，直至只有細(xì)微氣泡或大致外觀不發(fā)生變化，移去表面皿，繼續(xù)加熱，直到溶液體積蒸發(fā)至約5.0 mL。

溶液冷卻后，用適量實(shí)驗(yàn)用水淋洗內(nèi)壁至少3次，轉(zhuǎn)移至50.0 mL容量瓶中定容，待測(cè)。

空白實(shí)驗(yàn)：用實(shí)驗(yàn)用水代替試樣按上述步驟與樣品同步進(jìn)行消解[4]。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器

原子吸收分光光度計(jì)：ZEEnit 700 （德國(guó)耶拿）；石墨管：平臺(tái)涂層石墨管。

2.2 主要試劑

硝酸：優(yōu)級(jí)純；

高氯酸：優(yōu)級(jí)純；

實(shí)驗(yàn)用水：超純水。

2.3 實(shí)驗(yàn)條件

表1 鎘元素測(cè)定儀器工作條件

2.4 樣品的選擇

本實(shí)驗(yàn)選擇選礦廠、電廠、石化廠和電子管廠的廢水作為樣品，分別采用硝酸-高氯酸體系和硝酸-過(guò)氧化氫2種體系消解樣品。并分別測(cè)定這4類樣品的含量、標(biāo)準(zhǔn)偏差及加標(biāo)回收率。

3 結(jié)果

3.1 硝酸-高氯酸體系

表2 硝酸-高氯酸體系組測(cè)定結(jié)果

表2結(jié)果顯示，應(yīng)用硝酸-高氯酸體系（電熱板消解法）進(jìn)行前處理消解的樣品，加標(biāo)回收率在103.1%～106.6%之間，精密度在4.79%～7.05%之間。

3.2 硝酸-過(guò)氧化氫體系

表3 硝酸-過(guò)氧化氫體系組測(cè)定結(jié)果

表3結(jié)果顯示，采取硝酸-過(guò)氧化氫消解體系（微波消解法）進(jìn)行前處理消解的樣品，加標(biāo)回收率在39.7%～99.8%之間，精密度在3.13%～6.39%之間。

4 分析與結(jié)論

4.1 結(jié)果分析

2種前處理方法的測(cè)定結(jié)果對(duì)比顯示，2種方法的加標(biāo)回收率和精密度相差很大，用電熱板消解法（硝酸-高氯酸消解體系）干擾少，精密度和準(zhǔn)確度均能滿足監(jiān)測(cè)要求，這與鄧榮和陳宗保等人的觀點(diǎn)一致[5-6]。而用微波消解法（硝酸-過(guò)氧化氫消解體系）前處理的結(jié)果較差，分析可能有以下幾方面原因：

微波消解法消解體系中H2O2的氧化性與介質(zhì)的酸性相關(guān)，難以完全分解有機(jī)物，而電熱板消解法消解體系中的高氯酸氧化性強(qiáng)，對(duì)有機(jī)物等雜質(zhì)的分解效果好。除少數(shù)金屬外，大部分的高氯酸鹽類很穩(wěn)定，易溶于水，高氯酸本身易于蒸發(fā)除去。2種酸在對(duì)有機(jī)質(zhì)的分解上，高氯酸更為快速有效[7]。

微波消解法在前處理時(shí)不能觀察樣品的分解過(guò)程，也就無(wú)法判斷樣品消解的進(jìn)程、進(jìn)度。并且在對(duì)基體復(fù)雜樣品進(jìn)行處理后，微波消解管的管壁上會(huì)有有機(jī)物分解后的碳?xì)埩簦y以去除，對(duì)本次甚至以后的消解會(huì)產(chǎn)生影響。

H2O2較不穩(wěn)定，在微波消解過(guò)程中由于壓力變化分解產(chǎn)生大量氧氣，即使冷卻后消解罐內(nèi)壓遠(yuǎn)大于外界氣壓，容易發(fā)生噴濺，待測(cè)元素?fù)p失較大。

石墨管能承受的酸性強(qiáng)度有限，因此測(cè)定時(shí)樣品酸含量一般保持在1%左右，但標(biāo)準(zhǔn)要求微波消解后需加熱趕酸至1.0 mL，導(dǎo)致樣品溶液酸含量遠(yuǎn)高于1%，此時(shí)測(cè)定會(huì)對(duì)石墨管造成很大損傷。

微波消解后一般要趕酸，使用的器皿數(shù)量多于電熱板消解法，容易引入污染，影響測(cè)量結(jié)果。

4.2 結(jié)論

石墨爐原子吸收法測(cè)定廢水中鎘時(shí)，建議選擇以硝酸-高氯酸為體系的電熱板消解法或經(jīng)微波消解，趕酸階段加入高氯酸進(jìn)一步消解為前處理方法，但要注意在趕酸時(shí)，要待不再產(chǎn)生白煙后停止，以免剩余的高氯酸對(duì)石墨管產(chǎn)生影響。

[1]程培青，冷家峰，李棟，等.石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定蔬菜中鉛、鎘的含量[J].化學(xué)分析計(jì)量.2004，13(2)：3-4.

[2]李存圣，趙汝麗. ADPC-MIBK萃取火焰吸收法測(cè)定地表水中鎘、鉛、銅的對(duì)比研究[J].上饒師范學(xué)院學(xué)報(bào)科學(xué)導(dǎo)刊.2016，35(1)：93-97.

[3]劉力剛.原子吸收分光光度法樣品前處理方法歸納[J].環(huán)境研究與監(jiān)測(cè). 2012，25(2)：56-58.

[4]HJ 678-2013，水質(zhì) 金屬總量的消解 微波消解法[S].

[5]鄧榮. 火焰原子吸收法測(cè)定廢水中的鈷[J]. 北方環(huán)境.2013，29(1)：157-158.

[6]陳宗保，蔡恩欽，劉林海. 石墨爐原子吸收法測(cè)定廢水中多種痕量金屬[J]. 上饒師范學(xué)院學(xué)報(bào).2009，29(6)：63-65.

[7]中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站. 分析測(cè)試技術(shù)[M]. 北京：中國(guó)環(huán)境出版社，2013：20-29.

X703

A

10.11974/nyyjs.20161232002

劉暢（1988-），男，吉林白城人，學(xué)士，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)分析。

國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)基金資助（項(xiàng)目編號(hào)：2012ZX07505-003）