電感耦合等離子體質(zhì)譜法測試廢水中鎘的含量

陳云龍，顏自琦，何春根

（方大特鋼科技股份有限公司，江西 南昌 330012）

1 前言

近幾十年伴隨著我國工業(yè)的蓬勃發(fā)展，水體中重金屬元素對生態(tài)環(huán)境的污染日趨嚴重，其中鎘就是一種對生態(tài)危害極大的有毒重金屬。目前，水中鎘的分析方法通常有火焰原子吸收光譜（FL-AAS）法、石墨爐原子吸收光譜（GF-AAS）法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-AES）法。本實驗采用的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）法與其他3 種分析方法相比，具有靈敏度高、檢出限低、操作簡單、干擾少、精度高、分析動態(tài)范圍寬等優(yōu)點，廣泛運用于生態(tài)環(huán)境、地質(zhì)和生物制藥等行業(yè)。

2 測試原理、主要儀器與試劑

測試原理。水樣經(jīng)預處理后，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進行檢測，根據(jù)元素的質(zhì)譜圖或特征離子進行定性，內(nèi)標法定量。樣品由載氣帶入霧化系統(tǒng)進行霧化后，以氣溶膠形式進入等離子體的軸向通道，在高溫和惰性氣體中被充分蒸發(fā)、解離、原子化和電離，轉(zhuǎn)化成的帶電荷的正離子經(jīng)離子采集系統(tǒng)進入質(zhì)譜儀，質(zhì)譜儀根據(jù)離子的質(zhì)荷比即元素的質(zhì)量數(shù)，進行分離并定性、定量的分析在一定濃度范圍內(nèi)元素質(zhì)量數(shù)處所對應的信號值與其濃度成正比。

儀器與試劑。（1）電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：iCAP RQ型，賽默飛世爾科技公司生產(chǎn)。（2）超純水制備系統(tǒng)：實驗用水為去離子水，電阻率≥18 MΩ·cm。（3）溫控電加熱板。（4）聚四氟乙烯燒杯。（5）鎘單元素標準溶液：1 000 μg/mL，國家標準樣品GSB04-1721-2004。（6）校正調(diào)諧液：含有Ba、Bi、Co、Li、U、Ce、Ln 元素，賽默飛世爾科技公司生產(chǎn)。（7）銦單元素標準溶液：作為內(nèi)標，1 000 μg/mL，國家標準物質(zhì)GBE（E）082124。（8）硝酸：優(yōu)級純。（9）鹽酸：優(yōu)級純。（10）氬氣：純度不低于99.99%。

3 分析步驟

3.1 樣品采集

測定水樣中總鎘的含量，依據(jù)HJ 91.1—2019《污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》和HJ/T 164—2004《地下水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》，現(xiàn)場采集某區(qū)域水樣3次，無需過濾，并在現(xiàn)場立即加入固定劑（優(yōu)級純HNO3），采樣工作完成后立即將樣品送往實驗室準備分析。該樣品保存期14 d，同時按照要求采集全程序的空白樣品。

3.2 樣品前處理

總鎘水樣前處理：采用電加熱板消解法，準確量取搖勻后的樣品空白、全程序空白、實際水樣等水樣各100.0 mL，置于250 mL 聚四氟乙烯燒杯中，加入2 mL硝酸（1＋1、GR）和1 mL鹽酸（1＋1、GR），置于電加熱板上加熱，調(diào)節(jié)電加熱板溫度在85 ℃以下，確保溶液不沸騰，直至樣品蒸發(fā)至20 mL 左右。待樣品冷卻后，將消解液全部轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，用超純水定容，加蓋搖勻。為確保儀器管路不堵塞，對消解好的樣品進行過濾，待測。

3.3 樣品分析

3.3.1 內(nèi)標元素的選擇

對于基體較為簡單的廢水樣品，采用內(nèi)標校正法，通過在線加入內(nèi)標元素，以分析元素與內(nèi)標元素的比值做校準曲線，保證測量值的準確性。內(nèi)標元素的選擇原則為內(nèi)標元素在樣品中不存在，與待測元素的質(zhì)量數(shù)、電離能盡量相近。本實驗選用銦元素作為鎘的內(nèi)標元素，內(nèi)標標準使用溶液用1＋99優(yōu)級純硝酸配制。根據(jù)本實驗室測試經(jīng)驗，實驗選取內(nèi)標溶液濃度為20 μg/L。

3.3.2 儀器調(diào)諧

質(zhì)譜儀調(diào)諧溶液：選用含有Ba、Bi、Co、Li、U、Ce、Ln 元素為質(zhì)譜儀的調(diào)諧溶液。本實驗室直接購買有證調(diào)諧液（原廠出廠）。

3.3.3 樣品的測定

按照設(shè)備操作規(guī)程以及儀器使用說明書操作本儀器。檢查真空度、氬氣壓力、氦氣壓力、冷卻水流量等各參數(shù)正常后，儀器點火，待穩(wěn)定后，用調(diào)諧液進行調(diào)諧，使儀器靈敏度、氧化物、雙電荷、分辨率等各項指標達到要求后，通過儀器三通閥將待測試樣和內(nèi)標等體積進樣，按照設(shè)定測試序列，進行樣品分析。

3.3.4 儀器工作條件

使用iCAP RQ 型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，在實驗過程中儀器的主要工作參數(shù)為：正向功率1 548.6 W，接口溫度32.16 ℃，冷卻水流量0.50 L/min，冷卻氣流量13.939 L/min，輔助氣流量0.797 7 L/min，霧化器氣體流量0.998 5 L/min，分子渦輪泵泵速999.98 Hz。

3.3.5 校準曲線的繪制

鎘標準系列質(zhì)量濃度與離子強度值見表1。

表1 鎘標液濃度與離子強度值

用ICP-MS 測定系列標準溶液，以鎘標準系列質(zhì)量濃度為橫坐標，以樣品信號與內(nèi)標信號的比值為縱坐標建立校準曲線，見圖1。用線性回歸分析方法求得其斜率用于樣品含量計算。

圖1 鎘校準曲線

3.3.6 測試結(jié)果

本實驗室利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀并嚴格按照HJ 700—2014《水質(zhì)65 種元素的測定.電感耦合等離子體質(zhì)譜法》中的測試步驟，對3 個廢水進行了測試，得出結(jié)果如表2所示。

表2 廢水中總鎘測試結(jié)果

3.4 質(zhì)控措施

本實驗采用全程序空白檢出限、空白加標回收、校準曲線相關(guān)系數(shù)、內(nèi)標跟蹤率、校準曲線中間點回測等五種質(zhì)控措施來確保測試的準確性，結(jié)果見表3。

表3 質(zhì)控措施結(jié)果統(tǒng)計

4 結(jié)語

本實驗用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測試廢水中總鎘的含量，采用內(nèi)標方法干擾校正，采用了全程序空白、空白加標回收率、校準曲線相關(guān)系數(shù)、內(nèi)標跟蹤率、校準曲線中間點回測5 種質(zhì)控措施，質(zhì)控結(jié)果均在控制范圍內(nèi)，表明本實驗測試結(jié)果有效。該方法簡單、快捷、靈敏、準確，適用于水體中重金屬鎘的測定。