废水中（类）金属及其化合物检测方案

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等离子体发射光谱法同时测定污、废水中10种元素 摘 要：探索使用高频电感等离子体发射光谱仪同时检测污、废水中 Cu、Fe、Mn、Pb 等10种微量金属元素的方法。本法的最低检出限能满足污、废水检测要求，并具有较好的稳定性，10种元素的 RSD 均小于5%，回收率在93.5~101%之间。本文对快速、准确地测定污水中的微量元素具有重要意义。 作者 梁伟臻 (国家城市排水监测网广州市城市排水监测站，广东广州 510655) 关键词： ICP-AES； 污水； 废水； 微量元素 Determination of Ten Trace Elements in Wastewater by ICP-AES Chen Lingyun (National Monitoring Net of Municipal Drainage· Guangzhou MunicipalDrainage Monitoring Center， Guangzhou510655) Abstract： In this paper， a method of determining ten trace elements(includingCu、Fe、Mn、Pb ect.) in wastewater by ICP-AES was studied. The detection limitsof this method are suitable to detect wastewater. Meantime， this method is goodat reproducibility. The RSD of ten elements are less than 5%. The recovery ratesare between 93.5 and 101%. It is significant to evaluate trace elements inwastewater rapidly and accurately. Keywords：(ICP-AES； Sewage；Wastewater； Trace elements 前言 随着城市建设和现代工业生产的迅猛发展，工业废水和生活污水的排放量逐年增大，严重污染了自然环境，尤其是重金属的污染更直接或间接地危害着人们的健康。因此，如何对工业废水中的重金属元素进行及时、准确的监测和控制，就显得日益重要。电感耦合等离子体原子发射光谱仪具有速度快，检测限低，灵敏度高，线形范围宽，能同时测定多种元素等优点，越来越多地被应用于矿业、制药、生物等行业的微量元素的检测。本文探讨了ICP-AES 法同时测定废水中多种元素的可行性和准确性。 1.1.1仪器：OPTIMA-4300 全谱直读等离子体发射光谱仪。中阶梯光栅，分段 CCD 检测器，具有水平和垂直两种观测方式。其优化工作条件见表1。所有玻璃器皿均用硝酸溶液(1+1)浸泡24小时后，用重蒸水冲洗，干燥备用。 表1 ICP—AES 工作条件 自动积分时间(S) 1~10 高频发生器功率(W) 1300 冷却气流量(L/min) 15 辅助气流量 (L/min) 0.2 载气流量(L/min) 0.80 观测方式 轴向或径向 1.1.2试剂：硝酸(HNO3) p=1.42g/ml 优级纯 标准贮备溶液 1000mg/L 国家标准试样中心监制 标准样品 国家标准物质中心监制 氩气：钢瓶气，纯度99.999% 1.2实验步骤 1.2.1样品制备 用聚乙烯瓶采集样品，采集后立即加浓硝酸酸酸至 pH 小于2。 1.2.2消解 取一定体积的均匀样品，加入硝酸落干毫升(视取样体积而定，通常每100ml 样品加 5.0ml硝酸)，置于电热板上加热消解，确保溶液不沸腾，缓慢加热至近干(注意：防止把溶液蒸至干涸)取下冷却，反复进行这一过程，直至试样溶液颜色变浅或稳定不变，冷却后再加少量双蒸水，置电热板上缓慢加热使残渣溶解，最后用稀硝酸定容。使溶液保持5%(V/V)的硝酸酸度。 1.2.3空白实验 取与样品相同体积的水按上述手续操作，制备试剂空白溶液。 1.2.4测定步骤 在选定分析元素波长后，分别把标准空白和标准溶液吸入等离子体的高频炬管中，采用两点法制作校准曲线，曲线 r>0.9999，完成后即可进行样品测定。 分析线的选择：根据 ICP—AES 半定量分析结果，从中挑选那些灵敏度高，干扰少，背景等效浓度(BEC)低的发射谱线作为分析线。空白试液经12次测定，根据 IUPAC 的 C=3S，/S定义计算出检出限和检出下限，结果见表2。 表2分析元素的检出限和检出下限 元素 分析线(nm) 标准曲线相关系数 检出限ng/L 检出下限很g/L Fe 239.6 0.999957 4.11 20.6 Zn 206.2 0.999903 14.2 71.0 Cu 324.7 0.999961 1.01 5.05 Mn 257.6 0.999997 0.452 2.26 Pd 220.4 0.999913 19.3 96.5 Cd 228.8 1.000000 3.46 17.3 As 189.0 0.999994 90.0 450.0 Ca 422.7 0.999977 11.0 55.0 Cr 267.7 0.999976 2.04 10.2 Al 396.2 0.999991 10.2 51.0 取广州某工厂的工业废水平均分成6份进行平行试验，统计所得得平均值，标准偏差和相对标准偏差。结果从表3可见相对标准偏差可控制在5%以下。 表3 实际样品的标准差和相对标准偏差 项目 样品测得量 mg/L SD RSD (%) Fe 0.998 0.0029 0.30 Zn 0.760 0.0038 0.49 Cu 0.943 0.0135 1.43 Mn 0.760 0.0031 0.41 Pd 0.045 0.0014 3.11 Cd 0.013 0.0005 3.84 As 0.026 0.0007 2.69 Ca 18.42 0.0925 0.50 Cr 0.037 0.0012 3.24 Al 4.20 0.0064 0.15 由于自然界的水体中存在着较多的钙、钠、磷等元素，对所测元素产生一定的集体效应。基体的抑制作用一方面表现在增大了分析溶液的粘度，降低了传输速度，从而降低了分析信号；另一方面可能是阻挡效应的结果，降低了激发几率，这些干扰因素是同时进行的。为消除这类干扰，第一，标准和样品溶液需进行基体匹配，然后再进行样品分析。第二，利用软件自身扣背景功能降低受干扰的程度。第三，就是对样品进行加标回收。 在最佳实验条件下，采用国家标准物质中心的基准标样配制标准校正溶液，以广州东濠涌的河涌水为代表作加标回收率试验。结果从表4可见加标回收率加标回收率在93.5~101%之间，效果良好。 表4 样品的加标回收率 样品测定结果 Fe Zn Cu Mn Pb Cd As Cr 加入量(mg) 0.200 0.200 0.200 0.200 0.200 0.200 0.200 0.200 测得量(mg) 0.199 0.196 0.202 0.201 0.187 0.188 0.197 0.189 回收率(%) 99.5 98.0 101 100 93.5 94.0 98.5 94.5 本文所采用的 ICP-AES 法测污、废水中的微量金属元素具有快速、准确、测定误差小等优点，其相对标准偏差可和加标回收率都能取得满意的效果，更重要的是该方法能同时测定多种重金属元素，为及时、有 效地进行环境监测与管理提供了有力的技术保障。 ( 参 考 文 献 ) [1] MAXFIELD，R.&B.MINDAK，EPA Method Study 27，Method 200.7(Trace Metals by ICP).EPA-600/S4-85/05， USA：National Technical Information Serv.，Springfield，Va， 1985 ( [2] 何以侃 董慧茹，分析化学手册(第二 版 )第三分册·光谱分析，析京：化学工业出版社，1998 )