金 鎖 鄒 利

ICP—AES法測定水處理后污泥中的有害元素

Determination of harmful elements in sewage sludge by ICP - AES method

金 鎖 鄒 利

本文應(yīng)用電感偶和等離子發(fā)射光譜儀（ICP）簡便快速的測定了水處理后污泥中的銅、鋅、鉛、鎘，并且具有較高的精密度和準(zhǔn)確度。首先對需要檢測的試樣進(jìn)行處理，然后通過實(shí)驗(yàn)操作，得出檢驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論。

ICP 污泥 處理

銅、鋅兩種元素是人體必需的元素，但是濃度過高時對水體的生物氧化過程是有抑制作用的，甚至對生物體有毒性。鎘的毒性很大，鎘通過排放等手段加入到土壤中，使土壤受鎘污染。還發(fā)現(xiàn)鎘有致癌、致畸、致突變作用。[1]鎘和鉛是我國實(shí)施排放總量控制的指標(biāo)之一。在《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978 1996和《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918—2002中的鎘和鉛都是第一類污染物，被嚴(yán)格控制。

廢水處理是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中必須保證的環(huán)保措施，監(jiān)控廢水排放達(dá)標(biāo)的同時，水處理后污泥中的元素成分分析工作同樣重要。為了對現(xiàn)有廢水處理項(xiàng)目進(jìn)行及時跟蹤，對處理結(jié)果進(jìn)行綜合分析，對整個項(xiàng)目進(jìn)行科學(xué)的評價(jià)，現(xiàn)提前對污泥中的銅、鋅、鉛、鎘等元素進(jìn)行分析，保證生產(chǎn)中廢水排放達(dá)標(biāo)，并且完成對污泥中的有害元素精準(zhǔn)監(jiān)控。

1、試樣前處理

1.1 主要試劑

鹽酸（優(yōu)級純），硝酸（優(yōu)級純），過氧化氫（分析純），鋼瓶氬氣（純度大于99.9%）

1.2 消解步驟

稱取1g烘干泥樣于聚四氟乙烯燒杯中。在通風(fēng)櫥內(nèi)向盛有樣品的燒杯中加入1ml去離子水濕潤樣品，加入（1∶1）硝酸10ml，蓋上表面皿于電熱板上加熱10分鐘。冷卻后再加入5ml硝酸，蓋上表面皿加熱30分鐘，此時的棕黃色煙霧為硝酸氧化樣品所產(chǎn)生。重復(fù)此步驟，每次加5ml硝酸，直至無棕黃色煙霧產(chǎn)生，表示消化反應(yīng)完成。冷卻后加入少許去離子水及過氧化氫，加熱進(jìn)行過氧化反應(yīng)。持續(xù)每次加入1ml過氧化氫，直至反應(yīng)不再劇烈。注意加入過氧化氫的總量不超過10ml，繼續(xù)加熱至溶液剩下5ml，冷卻后加入10ml鹽酸，蓋上表面皿加熱15分鐘。冷卻后加入40ml去離子水，加熱煮沸至溶液剩下10ml。冷卻后樣品過濾定容至50ml容量瓶中，待測。隨樣品做消解空白。

其中： —污泥中金屬含量(mg/Kg) Vs—樣品處理后定容體積（ml）

X—樣品在Vs體積中的含量（mg/L） G—樣品質(zhì)量（g）

2、儀器及操作

賽默飛世爾公司生產(chǎn)的電感偶和等離子發(fā)射光譜儀（ICP），型號iCAP6300

2.1 測定工作參數(shù)

光源：高頻電感耦合等離子體光源。

積分時間：低波段15s，高波段8s。

積分次數(shù)：3次。

沖洗泵轉(zhuǎn)速：50r/min，樣品沖洗時間30s。

分析泵轉(zhuǎn)速：50r/min，進(jìn)樣量2.0ml/min。

高頻功率：1150W 頻率：27.12MHZ。

載氣壓力：28.0PSI。

輔助氣流量：0.5L/m。

2.2標(biāo)準(zhǔn)曲線

等離子發(fā)射光譜法的線性范圍比原子吸收法的線性范圍寬，本次實(shí)驗(yàn)為了驗(yàn)證精密度和準(zhǔn)確度，我們采用了原子吸收法的六個標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)系列，〔2〕保證低濃度范圍內(nèi)的線性良好。用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心購買的銅、鋅、鉛、鎘單元素配制成中間濃度的四元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，稀釋成下表的六個標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)系列。

標(biāo)準(zhǔn)系列表 單位：mg/L

2.3 檢測譜線

調(diào)閱本儀器分析譜線數(shù)據(jù)庫，依據(jù)譜線的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及線性范圍，分別選擇了一條最佳檢測譜線。

226.5nm檢出限ug/L 0.80 0.77 3.93 0.16 RSD% 0.65 0.50 0.32 0.45 2小時穩(wěn)定性RSD% 1.39 0.99 1.18 1.06檢測譜線Cu-Zn-Pb-Cd-324.7nm 213.8nm 220.3nm

2.4 分析操作

按照儀器的開機(jī)順序開機(jī)預(yù)熱，編寫分析方法，設(shè)定工作參數(shù)，待儀器穩(wěn)定后進(jìn)行分析操作。先測定空白和六個標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，檢查相關(guān)系數(shù)r＞0.999，即線性合格后執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化，建立方法文件。依次測定2.2消解后的空白及樣品，儀器自動扣除空白值，得到測定結(jié)果（mg/L）并代入公式1計(jì)算出污泥中的金屬含量(mg/Kg)。

3、檢驗(yàn)結(jié)果與討論

對同一樣品重復(fù)了10次消解和測定，結(jié)果見表一。

對樣品進(jìn)行加標(biāo)回收測定，結(jié)果見加標(biāo)回收測定表（表二）。

表一 統(tǒng)一樣品精密度測定表 單位：mg/Kg

表二 加標(biāo)回收測定表 單位：mg/Kg

污泥樣品組成復(fù)雜，測定時背景干擾明顯，采用等離子發(fā)射光譜法測定能有效的克服干擾。表一和表二結(jié)果可以看出，高濃度的銅、鋅、鉛三個元素，平行測定的變異系數(shù)分別為5.2%、6.3%、4.7%，均小于10%以內(nèi)；鎘的含量很低，其變異系數(shù)為16.1%，小于20%。四個元素的加標(biāo)回收率在84.4%至118%之間，在±20以內(nèi)。本方法的精密度和準(zhǔn)確度都符合儀器分析的要求，也滿足之前提到的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的檢測范圍。等離子發(fā)射光譜儀分析軟件采用混合標(biāo)準(zhǔn)的同時測定，可以在短時間內(nèi)得到多個元素的分析結(jié)果。

4、結(jié)語

廢水處理后污泥的元素成分含量分析是非常必要的，在確保生產(chǎn)的同時，保證廢水、污泥排放達(dá)標(biāo)，為環(huán)保措施提供高效、精準(zhǔn)的監(jiān)控檢測。

在提取試樣濃度下（以1g污泥消解定容至50ml，則待測溶液中Cd≤0.1mg/l（100ppb）），我們采用全譜直讀等離子發(fā)射光譜法對污泥銅、鋅、鉛、鎘四種元素同時測定，具有簡便、快速、準(zhǔn)確、干擾少等優(yōu)點(diǎn)。

〔1〕國家環(huán)保總局。水喝廢水監(jiān)測分析方法（第四版）〔M〕。北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社2002.

〔2〕魏復(fù)盛，齊文啟，原子吸收光譜及其環(huán)境分析中的應(yīng)用〔M〕。北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社19988.170.