lCP-OES同時(shí)測(cè)定選礦廢水中鋅、銅、鉛、鎘、錳、鉻、鐵、鎳、砷九種重金屬元素

李純浪，白家源，楊紹輝，顏忠國(guó)

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司質(zhì)檢中心，云南 文山 663701）

本文采用硝酸介質(zhì)，ICP-OES測(cè)定選礦廢水水中微量金屬元素Zn、Cu、Fe、Pb、Cd、Mn、As、Cr、Ni，并對(duì)樣品測(cè)定介質(zhì)及儀器參數(shù)條件進(jìn)行了相應(yīng)優(yōu)化，該方法具有分析檢測(cè)效率高、操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度高、精密度好、線性范圍寬等眾多優(yōu)點(diǎn)，用于國(guó)家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品檢測(cè)，車間選礦廢水檢測(cè)，與原先的原子吸收法與原子熒光分析檢測(cè)方法進(jìn)行了充分比對(duì)，結(jié)果可靠準(zhǔn)確[1]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器設(shè)備

安捷倫科技有限公司（Agilent Technologies）5110 ICP-OES。

1.2 分析檢測(cè)所需試劑

HNO3（優(yōu)級(jí)純）、HCl（優(yōu)級(jí)純）多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（Zn、Cu、Fe、Pb、Cd、Mn、As、Cr、Ni濃度均為100mg/L）。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）水樣的預(yù)處理。對(duì)于澄清樣品采集后靜置60min，直接取25mL上清液加2mL硝酸酸化進(jìn)行上機(jī)測(cè)定，渾濁樣品有些含有大量礦物質(zhì)，如果采用硝酸加熱消解會(huì)把礦物質(zhì)里面的重金屬元素溶解出來，導(dǎo)致結(jié)果偏高。因此對(duì)于渾濁樣品，采用離心的方式獲得上清液，再移取上清液25mL加2mL硝酸酸化后上機(jī)進(jìn)行測(cè)定。

（2）儀器參數(shù)。氬氣供氣壓力為0.650MPa；樣品進(jìn)樣泵速：80r/min；儀器清洗泵速：60r/min；樣品進(jìn)樣延時(shí)：20s；進(jìn)樣穩(wěn)定時(shí)間：10s；積分時(shí)間：5s；RF功率：1200W；霧化器流量：0.60 L/min；觀測(cè)方式為軸向。

1.4 選礦廢水測(cè)定

ICP-OES點(diǎn)燃等離子體預(yù)熱30分鐘后，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性相關(guān)系數(shù)在0.9990以上方能進(jìn)行實(shí)際樣品測(cè)定，首先測(cè)定質(zhì)控樣品，質(zhì)控樣品在允許誤差范圍內(nèi)方能進(jìn)行后續(xù)操作。倘若樣品測(cè)定濃度超過標(biāo)準(zhǔn)曲線最高濃度，需要進(jìn)一步稀釋再進(jìn)行測(cè)定。

1.5 空白樣品測(cè)定

每測(cè)完十個(gè)樣品后需進(jìn)行一次空白測(cè)定，及時(shí)判斷儀器是否存在空白偏高的現(xiàn)象出現(xiàn)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 各元素譜線選取、發(fā)射強(qiáng)度

分析譜線的選擇直接影響到測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，選擇待測(cè)元素的分析線必須考慮到共存元素干擾情況，盡量選擇沒有干擾或者干擾較少，靈敏度最高，信號(hào)強(qiáng)度適當(dāng)?shù)姆治鲎V線。開始測(cè)試時(shí)每個(gè)元素選取5條不同的波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)定，再根據(jù)實(shí)際情況確定一條最佳的元素分析波長(zhǎng)。

2.2 方法檢出限

檢出限是指儀器能夠檢測(cè)的元素最低濃度，根據(jù)國(guó)際純粹應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)的計(jì)算方法，連續(xù)測(cè)定樣品空白20次，計(jì)算出各個(gè)元素的方法檢出限如下表1所示。

表1 各元素方法檢出限（mg/L）

2.3 標(biāo)準(zhǔn)樣品精密度及準(zhǔn)確度

用于分析國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品GSB 07-3186-2014、GSB 07-3183-2014、GSB 07-3171-2014；各元素平行測(cè)定6次，取平均值作為最后測(cè)定結(jié)果，結(jié)果如下表所示，ICPOES測(cè)定各種金屬元素的準(zhǔn)確度及精密度均滿足要求，如表2所示。

表2 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品分析結(jié)果（mg/L）

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 儀器使用注意事項(xiàng)

點(diǎn)燃等離子體前氬氣要吹掃儀器多色器30分鐘以上、檢查循環(huán)水機(jī)工作是否正常，檢測(cè)器溫度降至-40℃才可點(diǎn)擊運(yùn)行使用，測(cè)試完樣品需要用5%的硝酸快速清洗5分鐘，再用蒸餾水清洗5分鐘，去除管路中殘留，再次，空白溶液、標(biāo)準(zhǔn)溶液、樣品溶液的酸度應(yīng)該保持一致，去除酸效應(yīng)的影響，最后，根據(jù)測(cè)試樣品的性質(zhì)，定期檢查矩管和霧化器，如有需要用10%的硝酸溶液浸泡。再用蒸餾水清洗干凈，自然晾干以備下次使用。

3.2 儀器參數(shù)的優(yōu)化

本文中ICP-OES是同時(shí)測(cè)定多個(gè)元素的，必須綜合考慮多個(gè)元素的最佳分析條件，本文選取的波長(zhǎng)中既有硬線又有軟線，它們對(duì)儀器的最佳分析條件不同，必須對(duì)儀器的RF功率、霧化器流量、觀察高度這三個(gè)重要的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，方能保證各元素分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。通常儀器的RF功率為1.0KW～1.4KW，霧化器流速為0.55L/min～0.90L/min，觀測(cè)高度為5mm～14mm。下面就這三個(gè)參數(shù)的優(yōu)化進(jìn)行詳細(xì)討論。

3.2.1 RF功率的優(yōu)化

配置3mg/L的Zn、Cu、Pb、Cd、Mn、As、Cr、Ni、Fe的多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，點(diǎn)燃等離子體，待等離子體穩(wěn)定30分鐘后，將儀器測(cè)定條件RF功率設(shè)置為1.0KW，吸取混標(biāo)，當(dāng)標(biāo)液到達(dá)霧化器時(shí)，電擊讀譜圖按鈕，通過信號(hào)圖，依次讀取每個(gè)波長(zhǎng)的信號(hào)強(qiáng)度和背景，依次將RF功率分別設(shè)置為1.1KW、1.2KW、1.3KW、1.4KW。記錄如表3所示。

表3 元素波長(zhǎng)在不同RF功率下信背比

優(yōu)先選取信背比大的RF功率，根據(jù)表3測(cè)定，本文選取的最優(yōu)RF功率為1.2KW。

3.2.2 觀測(cè)高度優(yōu)化

水樣中各元素含量均為微量，采用軸向視窗進(jìn)行觀測(cè)，軸向觀測(cè)可以觀察到整個(gè)分析區(qū)的發(fā)射譜線，分析物的信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到最大，因此觀察高度不可設(shè)置。

4 結(jié)語

本文使用ICP-OES測(cè)定選礦車間廢水中重金屬含量，并且對(duì)儀器參數(shù)條件進(jìn)行了相關(guān)優(yōu)化，該方法可應(yīng)用于選礦廢水中多種元素的同時(shí)測(cè)定，分析檢測(cè)效率高，一次進(jìn)樣，可以同時(shí)完成9種重金屬元素的分析，比起原子吸收和原子熒光每次只能對(duì)單個(gè)元素進(jìn)行測(cè)定大大提高了分析效率，此方法具有檢出限低、靈敏度高、線性范圍寬、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好、操作簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)逐漸取代原子吸收、原子熒光分析等方法。