環(huán)境監(jiān)測(cè)中固定源廢氣氟化物測(cè)定方法的探討

岳 麗

(山西省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，山西 太原 030027)

環(huán)境保護(hù)

環(huán)境監(jiān)測(cè)中固定源廢氣氟化物測(cè)定方法的探討

岳 麗

(山西省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，山西 太原 030027)

通過(guò)系列實(shí)驗(yàn)，探討了利用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法HJ/T67-2001測(cè)定固定源廢氣中的氟化物時(shí)相關(guān)步驟的控制對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。結(jié)果表明，定容體積50 mL，利用酸度計(jì)、低濃度的酸堿調(diào)節(jié)pH值可提高標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)性、測(cè)量結(jié)果的重現(xiàn)性及準(zhǔn)確度；低濃度樣品所需的攪拌時(shí)間約為5 min，質(zhì)量濃度大于0.1 mg/L的樣品所需攪拌時(shí)間為1 min～2 min。另外，在測(cè)定氣氟時(shí)，為了減少測(cè)量誤差，應(yīng)選擇合適濃度的吸收液及加入量。

氟化物；固定源；測(cè)定；方法探討

引 言

隨著水泥、電解鋁及鋼鐵等行業(yè)的蓬勃發(fā)展，氟化物排放量的增加使得氟化物成為常見(jiàn)的大氣污染物之一。據(jù)相關(guān)研究[1]表明，氟化物對(duì)人體的危害比二氧化硫等無(wú)機(jī)污染物大約20倍，空氣中氟化物質(zhì)量濃度超過(guò)1 mg/m3時(shí)，就會(huì)對(duì)人的眼睛、皮膚和呼吸器官產(chǎn)生直接危害，長(zhǎng)期暴露在高氟污染的環(huán)境下會(huì)增加人體罹患皮膚癌、骨痛病等的機(jī)率，所以，加強(qiáng)氟化物排放的監(jiān)測(cè)與控制對(duì)保障人體健康具有重要的意義。

目前，環(huán)境監(jiān)測(cè)中測(cè)定固定源廢氣中氟化物采用的方法主要為環(huán)保部頒布的標(biāo)準(zhǔn)方法HJ/T67-2001，該方法簡(jiǎn)便、快速，但在實(shí)際監(jiān)測(cè)工作中按該方法進(jìn)行氟化物測(cè)定時(shí)發(fā)現(xiàn)，方法中的某些步驟不易控制，且影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性及重現(xiàn)性；不同類別的污染源因氟化物排放濃度高低不同，采用同樣的測(cè)定方式會(huì)造成一定的測(cè)量誤差。對(duì)此，本文通過(guò)系列實(shí)驗(yàn)對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了探討，以期為環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中測(cè)定固定源廢氣氟化物排放提供相應(yīng)的參考。

1 主要儀器與試劑

1.1 儀器

PXSJ-216型氟離子選擇電極；飽和甘汞電極；磁力攪拌器；小型超聲波清洗器。

1.2 試劑

氫氧化鈉溶液；鹽酸溶液；氟化物標(biāo)準(zhǔn)貯備液：500 mg/L，購(gòu)置于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；氟化物標(biāo)準(zhǔn)使用液：臨用時(shí)，配制成10 μg/mL和50 μg/mL 2種標(biāo)準(zhǔn)使用液。

總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖液(TISAB)：稱取59.0 g檸檬酸鈉、20.0 g硝酸鉀，置于1 000 mL燒杯中，加300 mL水溶解，用鹽酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)至pH=5.5，移入1 000 mL容量瓶，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻。

2 實(shí)驗(yàn)與討論

實(shí)驗(yàn)時(shí)，按要求連接好清洗過(guò)的氟離子選擇電極及甘汞電極，接通電極電位儀，并清洗電極空白至380 mV以上。為方便實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比及描述，本文將《大氣固定污染源 氟化物的測(cè)定 離子選擇電極法》(HJ/T67-2001)統(tǒng)稱為方法一。

2.1 溶液定容體積及TISAB溶液加入量對(duì)測(cè)定的影響

繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線及樣品測(cè)定時(shí)，方法一要求加入標(biāo)準(zhǔn)系列或樣品后，調(diào)節(jié)pH約為5.5后，加入10.0 mL TISAB溶液，加水使總體積為40.0 mL，搖勻測(cè)定。實(shí)際測(cè)定分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，定容體積40.0 mL不易操作，低濃度點(diǎn)位因定容體積不準(zhǔn)確，測(cè)量結(jié)果易產(chǎn)生偏差，曲線相關(guān)線性不夠理想，質(zhì)控樣品測(cè)量值偏低。為此，本文將定容體積統(tǒng)一改為50 mL，并通過(guò)加入不同體積的總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖液，驗(yàn)證總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖液加入量對(duì)測(cè)定的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

表1 不同方法下標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定

表2 質(zhì)控樣品測(cè)定結(jié)果 mg/L

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，將定容體積改為50 mL后，標(biāo)準(zhǔn)曲線具有較好的相關(guān)性，測(cè)定結(jié)果可達(dá)到相關(guān)質(zhì)控要求，且加入10.0 mL TISAB溶液與加入12.5 mL TISAB溶液對(duì)測(cè)定結(jié)果影響不大。

2.2 溶液pH值的控制對(duì)氟化物測(cè)定的影響

相關(guān)研究[2-3]及實(shí)際分析測(cè)試結(jié)果表明，溶液的pH值對(duì)氟化物測(cè)定具有很大的影響。方法一對(duì)調(diào)節(jié)pH值的要求為：用1.0 mol/L HCI或1.0 mol/L NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值，使溶液剛剛變?yōu)樗{(lán)綠色為止(此時(shí)，溶液的pH值為5.5左右)。采用該方法進(jìn)行測(cè)定：1) 1.0 mol/L的HCI溶液和NaOH溶液的濃度偏大，滴加調(diào)節(jié)pH時(shí)無(wú)法將pH值控制在規(guī)定范圍內(nèi)，且測(cè)定氣態(tài)氟化物時(shí)易發(fā)生噴濺現(xiàn)象，造成測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。2) 藍(lán)綠色突變點(diǎn)不是很明顯，通過(guò)肉眼根據(jù)溶液顏色變化調(diào)節(jié)pH值，測(cè)量結(jié)果重現(xiàn)性差[4]。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文改用0.01 mol/L的HCI溶液和NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，并用酸度計(jì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，pH值容易控制在理想范圍，測(cè)量結(jié)果重現(xiàn)性好，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。另外，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)樣品溶液偏酸性時(shí)，會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生負(fù)干擾；偏堿性時(shí)，產(chǎn)生正干擾，且pH值對(duì)氟化物測(cè)定結(jié)果的影響隨著氟離子活度的降低而增大，故在樣品測(cè)定時(shí)要嚴(yán)格控制pH值，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。

表3 通過(guò)溶液顏色變化與酸度計(jì)調(diào)節(jié)pH值至中性測(cè)定結(jié)果對(duì)比

表4 溶液pH值對(duì)氟化物測(cè)定結(jié)果的影響

2.3 攪拌時(shí)間對(duì)氟化物測(cè)定的影響

在測(cè)定氟化物標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)，通過(guò)記錄不同時(shí)刻各濃度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的毫伏值，可知攪拌時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 攪拌時(shí)間對(duì)測(cè)定的影響

由表5可知，對(duì)于氟化物含量較低的溶液，氟離子選擇電極響應(yīng)慢，攪拌時(shí)間大于5 min后溶液毫伏值達(dá)到穩(wěn)定；氟化物質(zhì)量濃度大于0.1 mg/L時(shí)，所需的攪拌時(shí)間為2 min左右，且濃度越高的樣品穩(wěn)定時(shí)間越快。所以，在測(cè)定氟化物樣品時(shí)，對(duì)于低濃度的樣品可適當(dāng)增加攪拌時(shí)間，以免因攪拌時(shí)間不足造成測(cè)量誤差。

2.4 不同類別污染源吸收液濃度及加入量的選擇

在測(cè)定氣態(tài)氟化物排放時(shí)，方法一要求：在采樣管的出口串聯(lián)3個(gè)裝有75 mL吸收液的大型沖擊式吸收瓶采集樣品，吸收液為0.3 mol/L的NaOH溶液。

由實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果(見(jiàn)表6)可知，對(duì)于電解鋁行業(yè)煙囪中排出的氟化物，氣氟的濃度相對(duì)較高。而對(duì)于水泥廠回轉(zhuǎn)窯窯尾、發(fā)電廠燃煤鍋爐等排放的氟化物，主要是以塵氟的形態(tài)存在，氣氟的排放濃度一般情況都低于0.5 mg/m3，此時(shí)，按方法一采集樣品時(shí)，存在以下問(wèn)題：1) 0.3 mol/L的NaOH溶液濃度過(guò)高，不易調(diào)節(jié)pH值；2) 吸收液加入體積過(guò)多，對(duì)樣品自身造成稀釋，易出現(xiàn)低濃度樣品未檢出或高濃度樣品測(cè)定結(jié)果偏高的現(xiàn)象。對(duì)此，本文建議在此類污染源氣態(tài)氟化物排放時(shí)，用1個(gè)或串聯(lián)2個(gè)裝有20 mL低濃度NaOH溶液采集樣品即可。

表6 不同行業(yè)污染源氣態(tài)氟化物的排放 mg/m3

3 結(jié)論

1) 在采用HJ/T67-2001方法測(cè)定固定污染源廢氣中氟化物排放時(shí)，將溶液定容體積改為50 mL，加入10.0 mL的總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖液，標(biāo)準(zhǔn)曲線具有很好的相關(guān)性，質(zhì)控樣品符合相關(guān)要求。

2) 用低濃度的鹽酸和氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值，可以很好地控制pH值的范圍，且可以減少氣氟測(cè)定時(shí)發(fā)生的噴濺現(xiàn)象，減少測(cè)量誤差。另外，用酸度計(jì)代替根據(jù)溶液顏色變化調(diào)節(jié)pH值，可提高樣品測(cè)定結(jié)果的重現(xiàn)性。

3) 在測(cè)定低濃度氟化物溶液時(shí)，可適當(dāng)增加攪拌時(shí)間，以免因攪拌時(shí)間不足測(cè)定造成測(cè)量誤差，大于0.1 mg/L的樣品溶液所需的攪拌時(shí)間約為2 min。

4) 測(cè)定氣態(tài)氟化物時(shí)，為方便操作及減少因稀釋倍數(shù)等原因造成的測(cè)量誤差，應(yīng)根據(jù)排放源的類別選擇合適濃度的吸收液及加入量。

[1] 馬云云，孫大勇，王斌之，等.對(duì)空氣中氟化物監(jiān)測(cè)的前處理方法的探討[J].三峽環(huán)境與生態(tài)，2009,2(2)：24-25.

[2] 蔣晶晶，夏慧.離子選擇電極法測(cè)定氟化物測(cè)的關(guān)鍵因素分析[J].中國(guó)科技信息,2012(20):46.

[3] 環(huán)境保護(hù)總局科技標(biāo)準(zhǔn)司.大氣固定污染源氟化物的測(cè)定離子選擇電極法:HJ /T 67-2001[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2001.

[4] 國(guó)家環(huán)?？偩?空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法[M].第四版增補(bǔ)版.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2003.

Discussion on the analysis method of fluoride detecting of stationary source emission in environment monitoring

YUE Li

(Shanxi Provincial Environmental Monitoring Center, Taiyuan Shanxi 030027, China)

According to the national standard method HJ/T67-2001, this paper discusses the effects of the management of related procedures on the detection of fluoride in stationary source emission. The results showed, firstly, with solution volume of 50 mL, controlling pH by acidometer and lower concentration’s acid、alkali, the linear correlation of standard curve, reproducibility and accuracy of measurement results can be increased. Secondly, the stirring time for lower than 0.1 mg/L concentrated samples was nearly five minutes, and for samples with higher concentration was about one to two minutes. In addition, absorption liquid with appropriate concentration and volume is necessary to decrease the measurement deviation.

fluoride; stationary source; determination; method discussion

2017-01-20

岳 麗，女，1982年出生，2007年畢業(yè)于山東師范大學(xué)，碩士研究生，助理工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)等工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.01.39

X831

A

1004-7050(2017)01-0118-03