程 浩

（山西省化工研究所（有限公司），山西 太原 030021）

1 酸洗污泥概述

不銹鋼作為一種金屬合金材料在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[1]，在不銹鋼件的加工過程中，會使用到含有鐵、鉻、鎳等金屬元素的材料[2]，所以，在其加工過程中在不銹鋼表面會粘上含有這些金屬雜質(zhì)的油污、毛刺和氧化物等形成不銹鋼表面缺陷，在后序的處理過程中需要使用酸洗處理工藝將表面的雜質(zhì)進(jìn)行處理[3]，但是，在酸洗過程會產(chǎn)生大量的化學(xué)污水，這些污水需要經(jīng)蒸發(fā)或者加入石灰來對于其進(jìn)行處理，經(jīng)過長時(shí)間的積累，在酸洗廢水中含有的有毒有害物質(zhì)，如果直接傾倒在地面上，會對地下水產(chǎn)生污染[4]，同時(shí)，由于不銹鋼生產(chǎn)工藝的不同，其產(chǎn)生的酸洗廢水中含有的有害成分也不同，由此導(dǎo)致在后續(xù)的廢水處理時(shí)所采用的工藝也就有所不同[5]，目前，國外酸泥廢渣根據(jù)成分不同采取了還原法、固化法、綜合利用法等處理方式。同時(shí)，在不銹鋼的生產(chǎn)過程中由于生產(chǎn)工藝的不同，酸泥廢渣的組成成分差別很大，為了選取恰當(dāng)?shù)膹U渣處理方式，剖析其成分便成為了十分重要的一環(huán)。

目前，國內(nèi)外關(guān)于不銹鋼酸泥廢渣的成分研究，僅限于鎳、鉻、鐵等主要元素，隨著固廢處理的要求日趨嚴(yán)格，不銹鋼企業(yè)對其進(jìn)行分析研究，確定組分并采取有效的無害化處理方式或回收利用勢在必行。這將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益。所以，對于酸洗污泥中的金屬元素，尤其是有毒有害物質(zhì)進(jìn)行定性定量分析就變得十分重要。本文利用濕法消解-原子吸收分光光度法對于酸泥廢渣中的K、Na、Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Ni、Cd、Cr、Pb 等11 種金屬元素含量進(jìn)行了測定，以便對酸泥廢渣的下一步處理提供數(shù)據(jù)支撐。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要原料

濃鹽酸、濃硝酸、高氯酸、氫氟酸、雙氧水，均為分析純；K、Na、Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Ni、Cd、Cr、Pb，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

2.2 設(shè)備及測試儀器

原子吸收光譜儀（配備空心陰極燈）；石墨濕法消解爐；萬分之一天平；聚四氟乙烯消解管。

2.3 樣品預(yù)處理

準(zhǔn)確稱取混勻后的樣品50 g 于100 mL 烘干的瓷蒸發(fā)皿中，并置于烘箱內(nèi)，105 ℃烘2 h。取出后放入干燥器內(nèi)冷卻0.5 h 至常溫，重復(fù)操作幾次后，于干燥器中冷卻至常溫。將干燥后的酸泥廢渣粉碎至100 目（0.15 mm）以下，待測。用天平稱取干燥后的粉末樣品適量（依據(jù)待測元素種類在方法中的檢出限稱取相應(yīng)質(zhì)量樣品）于聚四氟乙烯消解管中，加入5 mL硝酸、3 mL 高氯酸、2 mL 氫氟酸，輕輕搖勻，置于消解儀中，170 ℃消解3 h，待固體樣品消失，轉(zhuǎn)化為棕黑色均一溶液后，沿消解管壁緩慢滴加0.5 mL 硝酸，繼續(xù)消解1 h，滴加雙氧水至溶液變白或淡黃色。取出冷卻，用水轉(zhuǎn)移定容至250 mL，搖勻備用。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

按照GB 602—2002 中K、Na、Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Ni、Cd、Cr、Pb 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制方法，分別配制上述11種金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，濃度均為0.1 mol/L。

2.5 儀器參數(shù)

本實(shí)驗(yàn)中使用原子吸收分光光度計(jì)的測定參數(shù)見下頁表1。

表1 原子吸收光譜儀測定參數(shù)

3 結(jié)果與分析

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

取5 只100 mL 容量瓶，分別加入待測金屬的標(biāo)準(zhǔn)溶液0、1、2、3、4 mL，各加入25 mL 硝酸溶液，用水稀釋至刻度，搖勻。0 mL 為標(biāo)準(zhǔn)空白。

在原子吸收分光光度計(jì)上，選擇待測元素，自動執(zhí)行譜線搜索以獲得待測元素的最大吸收波長，按儀器工作條件，用空氣-乙炔火焰，以標(biāo)準(zhǔn)空白調(diào)零，在待測元素的波長處測定溶液的吸光度。

以上述溶液中各待測金屬元素的質(zhì)量為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的吸光度值為縱坐標(biāo)，繪制工作曲線，得到線性回歸方程。K、Na、Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Ni、Cd、Cr、Pb 等11 種金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線見表2。

表2 金屬元素測定線性回歸方程

3.2 酸泥廢渣中金屬元素含量測定

在原子吸收分光光度計(jì)上，按儀器工作條件，用空氣-乙炔火焰，以標(biāo)準(zhǔn)空白調(diào)零，將消解好的樣品在待測元素的波長處測定溶液的吸光度。根據(jù)試液的吸光度值從工作曲線上儀器自動計(jì)算出待測溶液中金屬元素的含量。表3 結(jié)果表明，酸泥廢渣中含有大量的Ca、Fe 以及Cr，而Ni 與Cd 的含量較低，其中Cr如果直接排放會對環(huán)境造成危害，所以，通過測定Cr的含量對于下一步處理Cr 提供了較為準(zhǔn)確的理論支持。

表3 樣品測定結(jié)果

3.3 加標(biāo)回收率及精密度結(jié)果測定

為了驗(yàn)證測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，對酸泥廢渣中的11 種金屬元素進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，各元素加標(biāo)量見表4。根據(jù)表1 中儀器的參數(shù)條件進(jìn)行測定，K、Na、Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Ni、Cd、Cr、Pb 的加標(biāo)回收率測定結(jié)果見表4。由表4 結(jié)果可知，符合實(shí)驗(yàn)的要求。

表4 加標(biāo)回收測定值

4 結(jié)語

隨著全球鋼鐵行業(yè)發(fā)展步伐的不斷加速，酸洗酸泥的產(chǎn)量也在快速增加，在本文中，通過實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，采用濕法消解-原子吸收光譜法進(jìn)行酸泥廢渣中金屬元素的檢測時(shí)，前期消解過程簡單快速，原子吸收光譜儀檢測的11 種金屬的加標(biāo)回收率為96.0%～105%，均符合實(shí)驗(yàn)要求，因此，本實(shí)驗(yàn)方法可以作為不銹鋼酸泥廢渣中金屬元素含量檢測的一種方法。

但是，酸泥廢渣中金屬元素的前處理和檢測方法有很多種，包括前處理中的濕法消解法、干灰化法、微波消解法等。檢測方法有原子吸收分光光度法、原子熒光分光光度法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法等。不同的方法有各自相應(yīng)的適用性，尤其是要考慮到酸泥廢渣的產(chǎn)生過程的多樣性等因素，需要根據(jù)具體情況選擇合適的方法，以達(dá)到對不銹鋼酸泥廢渣中金屬元素含量準(zhǔn)確測定的目的。