石瑞瑞，鹿 燕，沈宋利

（浙江方圓檢測集團股份有限公司，浙江杭州 310000）

乙酸鈉作為一種新興的廉價且安全的碳源，近兩年來在國內(nèi)廣泛應(yīng)用在水處理行業(yè)，主要用途是作為碳源補充物料廣泛應(yīng)用于污水處理生物濾池脫氮[1]。通過添加乙酸鈉提高污水中的C/N比，從而提高生物濾池污水中硝酸鹽氮的反硝化速率，降低出水總氮濃度，以實現(xiàn)補充碳源缺氧生物濾池深度脫氮的目的[2]。由于目前還沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范乙酸鈉的各項指標(biāo)，以合格工業(yè)原料生產(chǎn)的乙酸鈉溶液有害元素基本不會對環(huán)境等產(chǎn)生危害[3]，但是由于市場混亂，一些不良生產(chǎn)企業(yè)以工業(yè)廢酸為生產(chǎn)原料會為產(chǎn)品引入多種重金屬，造成水質(zhì)的二次污染，而目前還沒有相關(guān)的檢測方法對乙酸鈉中的有害元素進(jìn)行同步測定。如若參考環(huán)境的方法，每種元素的檢測方法均不相同，增加了企業(yè)的投入成本，降低了檢測的效率。

重金屬（如含鎘、鉛、汞、鉻等）廢水是對環(huán)境污染最嚴(yán)重和對人類危害最大的工業(yè)廢水之一，其水質(zhì)水量與生產(chǎn)工藝有關(guān)，水處理劑乙酸鈉作為水處理工藝的重要處理藥劑，引入重金屬監(jiān)控就顯得尤為必要。對水環(huán)境造成污染的重金屬及其化合物，主要包括銅、鎳、鉛、鉻、鎘、汞、鋅等[4]。主要來源于工業(yè)生產(chǎn)中的重金屬流失和廢水排放。重金屬污染水體后，有些可通過食物鏈富集于生物體內(nèi)而致病。重金屬污染物的降解都極為困難，并且能夠積累在植物、動物體內(nèi)，并結(jié)合食物鏈不斷富集，最終進(jìn)入人體，對人體健康產(chǎn)生危害，這類污染物也是對人體產(chǎn)生最大危害的一種污染物[5]。目前的檢測方法主要有電化學(xué)法，伏安法、極譜法。電位分析法、電導(dǎo)法、光譜法。光譜法又包括原子熒光光譜法、原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、電感耦合等離子光譜法、質(zhì)譜法。每種方法各有優(yōu)缺點，其中電感耦合等離子體法可以同步測定多種元素被逐漸采用，現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)方法中已多次出現(xiàn)傳統(tǒng)方法被電感耦合等離子體替代的情況[4]。

本文利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICPAES）的線性范圍寬、靈敏度高、檢測限低，能夠同時快速測定多種有害元素的優(yōu)點[6]，在前處理過程中，依據(jù)不同的產(chǎn)品類型，分別采用直接進(jìn)樣和微波消解的方法對樣品進(jìn)行前處理，利用ICP-AES法同步測定水處理劑中的砷、鎘、鉻、汞、鎘5種有害元素，既提高了樣品分析檢測的效率，又保證了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

（1）儀器：全譜直讀等離子體原子發(fā)射光譜儀Varia725-ES。

（2）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：100μg/mL砷、鉻、鉛、鎘標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（SPEX CertiPrep），1 000μg/mL汞單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（中國計量科學(xué)研究院）。

（3）其他實驗要求：高純氬氣（＞99.99%），實驗用水為超純水（符合一級水要求）。

1.2 實驗步驟

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

用超純水將目標(biāo)元素砷、鎘、鉻、汞、鉛濃度稀釋為0mg/L、0.2mg/L、0.5mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L、5.0mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別上機測試，以目標(biāo)離子的濃度值為橫坐標(biāo)，以離子發(fā)射強度為縱坐標(biāo)，制得各目標(biāo)元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線，其相關(guān)系數(shù)r2＞0.999。

表1 線性方程及相關(guān)系數(shù)

1.2.2 樣品預(yù)處理及測定

針對澄清透明無特殊氣味的乙酸鈉樣品：稱取1.0g乙酸鈉樣品，精確到0.0001g，用超純水定容至10mL，在優(yōu)化后的工作條件下上機測試。

針對渾濁或懸浮物較多的水處理劑乙酸鈉樣品：采用微波消解的方法，稱取0.2g乙酸鈉樣品，精確至0.0001g，慢慢加入硝酸和雙氧水，蓋上蓋子，然后再專用工具把蓋擰緊，將罐放在樣品轉(zhuǎn)盤上。設(shè)置微波程序為：250W功率（1min），0W（1min），250W（5min）、400W（5min）、650W（5min），運 行 該 程序。將罐和轉(zhuǎn)盤一起冷卻至室溫，在通風(fēng)櫥中擰松罐蓋，小心取下罐蓋，將罐內(nèi)溶液轉(zhuǎn)移到PTFE燒杯中，再用水小心地沖洗罐蓋以及罐內(nèi)殘留溶液。將溶液于90℃電熱板上蒸干。加2.0mL HNO3，微熱，滴加1.0mL，并蒸發(fā)至近干。重復(fù)加入硝酸/雙氧水兩次，并蒸發(fā)兩次，在殘渣中加入硝酸，微熱溶解，待溶液冷卻后，定容至10mL，在優(yōu)化后的儀器工作條件下上機測試。

針對含有甲醇、葡萄糖的復(fù)合碳源類乙酸鈉產(chǎn)品，將采用濕法消解的方法，稱取約1.0～2.0g試樣置于消化管中，同時做試劑空白。將樣品中甲醇等有機溶劑，先在水浴或電熱板上將其揮發(fā)，加入數(shù)粒玻璃珠，然后加入10mL硝酸，由低溫至高溫加熱，消解至2～3mL，冷卻。然后加入2～3高氯酸，加熱至冒白煙，至消解液呈黃色或無色溶液，蒸發(fā)至1mL左右，冷卻后稀釋至10mL。如樣液渾濁，離心沉淀后，取上部清液測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 前處理條件優(yōu)化

澄清透明無特殊氣味的乙酸鈉樣品，一般主要成分為無機物，用水稀釋后可直接進(jìn)樣測試，前處理過程無損失，直接上機檢測，極大降低了方法的檢出限。針對有特殊氣味、渾濁或懸浮物較多的乙酸鈉樣品，可采用微波消解的前處理方法，可將樣品全部消解成澄清透明液體。

針對樣品中含有甲醇、葡萄糖等有機成分，可采用濕法消解的方法，將樣品中有機成分除去，同時又不造成重金屬元素的損失，可根據(jù)樣品的成分及狀態(tài)，采用相應(yīng)的前處理方法進(jìn)行樣品檢測。

2.2 儀器工作條件

通過調(diào)節(jié)射頻發(fā)生器的功率、輔助氣流量、霧化氣流量和進(jìn)樣速度等參數(shù)，在滿足靈敏度和穩(wěn)定性的條件下，考了炬管的使用情況，以及載氣的使用及消耗情況，確定儀器最佳分析條件[7]如下：

射頻發(fā)生器功率：1 100W

等離子體氣流量：15.00L/min

霧化氣流量：0.85L/min

觀察高度：12mm

重復(fù)次數(shù)：3次

2.3 分析譜線的選擇

由于乙酸鈉樣品中含有鈉元素為樣品的本底元素，含量較高，對于砷、汞、鎘、鉛、鉻等目標(biāo)元素會造成不同程度的譜線干擾。ICP-AES需要綜合特征波長、靈敏度、背景干擾和峰形等多種因素[8]，選擇波長干擾小的譜線，靈敏度高，精密度好的分析譜線。

根據(jù)以上譜線選擇要求，各元素譜線選擇如表2所示。

表2 元素分析譜線

2.4 方法檢出限

在制得的標(biāo)準(zhǔn)曲線下，使用空白溶液連續(xù)測量15次，以15次基體空白的測定結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍作為檢出限，根據(jù)公式MDL=k×SD（MDL為方法檢出限，k為置信因子，取3；SD為標(biāo)準(zhǔn)偏差）計算可得到本方法中各元素的檢出限和檢出濃度，見表3。

表3 各元素的方法檢出限和檢出濃度

2.5 精密度

精密度是表示測量的再現(xiàn)性，是保證準(zhǔn)確度的先決條件，在分析試樣中分別加入一定量雜質(zhì)元素，配制成各元素濃度分別為0.2mg/L、1.0mg/L、5.0mg/L的樣品溶液，用本方法進(jìn)行上機測量6次，計算測得值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，得到各元素測定的精密度（%）見表4。各元素在不同濃度水平上的精密度均在5%以內(nèi)，重復(fù)性良好，說明本方法測定可靠。

表4 各元素在不同濃度水平的精密度（%）

2.6 加標(biāo)回收率

加標(biāo)回收率，是指在沒有被測物質(zhì)的樣品基質(zhì)中加入定量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，按樣品的處理步驟分析，得到的結(jié)果與理論值的比值。由于目前乙酸鈉主要作為廢水用碳源，含有甲醇等有機物的產(chǎn)品大多采用廢酸進(jìn)行生產(chǎn)，是不允許添加的，因此本文針對無色透明的乙酸鈉樣品，分別進(jìn)行低、中、高濃度加標(biāo)回收實驗，向空白樣品中添加標(biāo)準(zhǔn)品，加標(biāo)后分別為0.2mg·L-1、1.0mg/L、5.0mg/L的濃度水平，得到各元素的加標(biāo)回收率（%）見表5。各元素在不同濃度水平上的加標(biāo)回收率均在85%～110%。

表5 各元素在不同濃度水平的加標(biāo)回收率（%）

3 結(jié)論

本文方法應(yīng)用ICP-AES法同步測定水處理劑乙酸鈉中的砷、鎘、鉻、汞、鉛5種重金屬元素，各元素的檢出限在0.02～0.3mg/kg，精密度在0.4%～7.1 % ，回收率在89%～105.4%，其精密度好，準(zhǔn)確度高，滿足水處理劑乙酸鈉中重金屬元素測定的分析測試要求，同時也完善了工業(yè)水處理中碳源體系的的元素檢測方法，對補充水處理行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的元素檢測方法有重要的意義。隨著儀器設(shè)備的不斷發(fā)展，污水排放對重金屬的要求越來越嚴(yán)格，采用ICP-AES可進(jìn)行多種金屬元素的同步檢測，極大提高了檢測效率。同時ICP-AES的檢測方法的開發(fā)，可為后續(xù)電感耦合等離子質(zhì)譜法在水處理劑重金屬元素的檢測提供相應(yīng)的技術(shù)來源，為水處理劑中重金屬元素種類及越來越嚴(yán)格的重金屬污染要求提供技術(shù)支撐。