工業(yè)廢水中鉛元素測(cè)定的前處理方法研究

路 亮

（山東省魯環(huán)生態(tài)環(huán)境檢測(cè)評(píng)估中心，山東 濟(jì)南 250101）

1 鉛元素對(duì)生態(tài)環(huán)境污染現(xiàn)狀

鉛元素的存在狀態(tài)主要為化合物，工業(yè)廢水中的鉛元素污染物難以在正常條件下直接降解，因此工廠廢水排放進(jìn)入江河后會(huì)造成水環(huán)境中重金屬污染程度加劇。當(dāng)鉛元素在在生物體內(nèi)累積至一定程度后，會(huì)對(duì)體內(nèi)各種酶的活性產(chǎn)生抑制作用，使其喪失活性。因此，對(duì)工業(yè)廢水中鉛元素進(jìn)行處理成為亟待解決的問(wèn)題[1]。

2 水環(huán)境中鉛元素測(cè)定方法及影響因素

不同金屬離子在檢測(cè)樣本中所表現(xiàn)出的性質(zhì)不盡相同，因此在工業(yè)廢水中需要添加合適的吸附劑用于鉛離子的分離與回收。由于待檢樣本中的鹽含量通常較大，對(duì)鉛元素的測(cè)定會(huì)造成一定程度的影響，直接對(duì)工業(yè)廢水中的鉛元素進(jìn)行采樣難度較大。

對(duì)于工業(yè)廢水樣品，常用的鉛含量分離及富集方法為石墨爐法。

二者的操作方式主要由下列因素確定：①富集倍數(shù)是否滿足檢測(cè)樣本的需求；②待檢測(cè)元素在測(cè)定結(jié)束后可否定量回收；③原子吸收法對(duì)不同金屬元素具有良好的擇取性，因此適用于樣本中鉛元素的一次性分離和富集。

2.1 共沉淀法

共沉淀法主要利用痕量元素難溶化合物及不易析出沉淀的性質(zhì)，在樣品檢測(cè)前加入共沉淀劑，通過(guò)共沉淀收集待測(cè)金屬化合物。此外，共沉淀劑不得影響后續(xù)操作中痕量元素測(cè)定，且需嚴(yán)格控制添加純度，避免引起高試劑空白。例如在2—20L水樣品中滴加CuSO4溶液，緩慢添加4mL2mol/LNa2S 溶液后攪拌，待Pb2+，Cd2+等離子定量沉淀后，收集共沉淀物并通過(guò)酸溶解共沉淀，最后采用石墨爐技術(shù)定量。此方法缺點(diǎn)為易產(chǎn)生試劑空白且耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)。

2.2 活性炭吸附法

活性炭吸附金屬后用酸性溶液處理，使得金屬以離子形式釋放，其吸附作用主要表現(xiàn)為下列3種：①活性炭吸附效果取決于金屬離子性質(zhì)與溶液PH值。②活性炭可吸附膠體硫化物。③引入有機(jī)螯合劑與金屬生存疏水性螯合物可提升吸附效果?；钚蕴课椒椒ú僮骱?jiǎn)單，缺點(diǎn)為檢測(cè)過(guò)程中易產(chǎn)生痕量雜質(zhì)[2]。

2.3 離子交換法

離子交換法所用試劑主要包含：陰、陽(yáng)離子交換劑、螯合離子交換劑等。其中螯合離子樹(shù)脂交換劑應(yīng)用較為廣泛。

2.4 巰基棉吸著法

巰基棉吸著法主要利用含巰基鰲合離子交換纖維對(duì)痕量金屬離子進(jìn)行定量富集。該方法制備簡(jiǎn)易，成本較低，操作流程簡(jiǎn)易，避免了水樣在運(yùn)輸保存過(guò)程中可能產(chǎn)生的污染帶來(lái)的影響。

缺點(diǎn)為穩(wěn)定性差，在濃酸或堿溶液中易水解。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)該方法已深入研究，市場(chǎng)已經(jīng)出現(xiàn)例如WTC-1的水樣采集-巰基棉富集器。

2.5 液一液萃取法

該方法將有機(jī)相的金屬反萃取到水相后開(kāi)始石墨爐測(cè)定。該方法適用于批量樣品的分析，缺點(diǎn)為富集倍數(shù)較低。液-液萃取的核心是萃取劑與萃取溶劑的選取。其中APDC體系試劑在硝酸與亞硝酸鹽中容易分解，材料價(jià)格高且制作過(guò)程繁瑣。工業(yè)廢水中鉛元素測(cè)定可采用“雙硫腙（H2DZ）-醋酸正丁酯萃取-HNO3反萃取前處理體系”

進(jìn)行，操作如下：

試驗(yàn)試劑：試驗(yàn)用水為等效純水，試驗(yàn)儀器為原子吸收分光光度計(jì)。

溶液制備：① 雙硫腙-醋酸正丁酯萃取使用液（1.0g/L）：取0.1g雙硫腙充分溶于100mL醋酸正丁酯，用棕色試劑瓶存放。試驗(yàn)前萃取液應(yīng)進(jìn)行提純；②鹽酸羥胺溶液（100g/L）：取10g鹽酸羥胺溶于水中稀釋至100ML；③檸檬酸三銨溶液（500g/L）：取50g檸檬酸三銨溶于水中稀釋至100ML，用聚乙烯瓶存放；④百里酚藍(lán)指示液：取100g百里酚藍(lán)指示液溶于100mL95%乙醇溶液中，用棕色滴瓶存放；⑤準(zhǔn)備純氨水溶液；⑥硝酸溶液按照1：99比例制取；⑦鉛標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液100mg／L;鉛標(biāo)準(zhǔn)中間溶液10．0mg／L、鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液1mg／L。

樣品測(cè)定：用分液漏量取無(wú)鉛純水100mL，分別加入不等量的鉛標(biāo)準(zhǔn)使用溶液，不同溶液濃度不同。之后分別滴加上述2～4號(hào)溶液，當(dāng)溶液中滴加氨水后呈藍(lán)綠色時(shí)，加入10.0ml雙硫腙溶液，靜置分層后用5mL無(wú)鉛純水洗滌，加入0.4ml硝酸和4.6mL無(wú)鉛純水，溶液分層后用硝酸反萃取液收集待測(cè)。

樣品分析：量取100mL工業(yè)廢水樣本于150mL錐形分液漏斗中，按上述步驟富集分離后待測(cè)；結(jié)果整理。

3 萃取條件

3.1 螯合劑

螯合劑與萃取金屬離子形成穩(wěn)定螯合物可提高萃取效率。除此之外螯合劑的疏水基團(tuán)多于親水基團(tuán)可使螯合劑易溶于水并與金屬離子生成螯合物。試驗(yàn)選用雙硫腙（濃度大時(shí)呈現(xiàn)兩色性（光直射為紅色，放射為綠色），在對(duì)應(yīng)PH值溶劑中可與鉛生成穩(wěn)定螯合物。

3.2 萃取溶劑

為了便于操作進(jìn)行，萃取溶液與水分層效果需明顯。因此萃取溶劑和水比重需存在一定差別。萃取過(guò)程中要求萃取溶劑具有較低的揮發(fā)性與毒性。

3.3 溶液酸度選取

酸度低于一定限值會(huì)引起金屬離子的水鋁反應(yīng)或類似干擾現(xiàn)象。分析試驗(yàn)結(jié)果得出溶液PH為8.5-9.5時(shí)萃取效果較好。

3.4 干擾及消除

當(dāng)調(diào)節(jié)酸度無(wú)法消除干擾時(shí)，可引入掩蔽劑，讓干擾物質(zhì)生成親水性化合物，避免影響待測(cè)組分萃取。例如在堿性溶液中引入檸檬酸三銨可以避免鎂、鋁、鈣等金屬陽(yáng)離子形成氫氧化物沉淀。試驗(yàn)采用鹽酸羥胺還原氧化性物質(zhì)，所得線性回歸方程為:Pb(ug/L)=5.22An-0.018;r=0.9997，檢出限為：0.10 ug/L，符合檢測(cè)需求。

4 結(jié)語(yǔ)

作為自然環(huán)境中必不可少的基礎(chǔ)資源，如果對(duì)工業(yè)廢水的處理不及時(shí)，受污染的水源在進(jìn)行二次使用過(guò)程中會(huì)含有很高的鉛元素濃度。本文基于常用檢測(cè)方法對(duì)“雙硫腙（H2DZ）-醋酸正丁酯萃取-HNO3反萃取前處理體系”方法進(jìn)行論述，為水環(huán)境維護(hù)治理提供更優(yōu)選擇。