邊建紅

（太原學(xué)院材料與化學(xué)工程系，山西 太原 030032）

0 引言

砷及其化合物是有毒物質(zhì)之一，同時(shí)也是我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一類污染物控制指標(biāo)。隨著冶金、制藥、油漆等行業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的污廢水，是水體的主要污染源，污水中砷污染現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，所以檢驗(yàn)檢測(cè)污水處理廠進(jìn)出水水質(zhì)中的砷含量非常重要。太原市某污水處理廠設(shè)計(jì)處理污水能力為33 萬(wàn)t/d，現(xiàn)在每天可處理污水約30 萬(wàn)t 左右。到目前為止，根據(jù)城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，該污水處理廠基本控制項(xiàng)目的常規(guī)污染物標(biāo)準(zhǔn)值可以達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的A 標(biāo)準(zhǔn)，并且可以達(dá)到回用水和再生水的基本要求。采用原子熒光法測(cè)定水中砷的含量[1-2]，操作簡(jiǎn)單易行，影響因素少，響應(yīng)值高。

1 實(shí)驗(yàn)原理

原子熒光光譜法測(cè)定砷是利用惰性氣體氬氣作載氣，將砷化氫和過(guò)量氫氣與載氣混合后，導(dǎo)入加熱的原子化裝置，通過(guò)測(cè)量原子蒸氣在砷空心陰極燈輻射能激發(fā)下產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度，來(lái)確定砷含量的方法。在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，熒光強(qiáng)度與被測(cè)元素砷的濃度成正比。

2 主要儀器及試劑

主要儀器：KQ-700DB 型數(shù)控超聲波清洗器，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；砷空心陰極燈；Kylin A12 雙通道原子熒光光度計(jì)，北京吉天儀器有限公司；DB-2 不銹鋼電熱板，常州市瑞華儀器制造有限公司；HH-8 恒溫水浴鍋，上海比朗儀器制造有限公司；天平，美國(guó)METTLER TOLEDO XPR226CDR/AC；量筒、容量瓶、移液管、比色管、錐形瓶，天津市天玻玻璃儀器有限公司。

試劑：抗壞血酸，G.R，鄭州萬(wàn)瑞達(dá)化工產(chǎn)品有限公司）；硼氫化鉀，G.R，天津傲然精細(xì)化工研究所；硝酸，G.R，天津市化學(xué)試劑三廠；氫氧化鈉，A.R，武漢楚江浩宇化工科技發(fā)展有限公司；硫脲，G.R，鄭州艾克姆化工有限公司；鹽酸，G.R，天津市化學(xué)試劑三廠；高氯酸，G.R，天津市化學(xué)試劑三廠。

3 實(shí)驗(yàn)條件與過(guò)程

3.1 實(shí)驗(yàn)條件

依據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)際情況，綜合考慮到原子熒光強(qiáng)度的范圍和砷空心陰極燈的使用壽命，確定燈電流為60 mA，并且隨著負(fù)高壓的增大，檢測(cè)砷元素的響應(yīng)值會(huì)提高，但是噪聲會(huì)影響檢測(cè)的靈敏度，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)最后負(fù)高壓定為290 V，詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)條件見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)條件

3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所有涉及到的玻璃儀器都經(jīng)過(guò)硝酸溶液浸泡24 h 后，經(jīng)超聲波清洗器清洗，用純水沖洗干凈后備用。

3.2.1 配制砷標(biāo)準(zhǔn)系列

首先用移液管準(zhǔn)確移取5.00 mL 砷標(biāo)準(zhǔn)貯備液（100 mg/L），加入到500 mL 的容量瓶中，然后用量筒移取100 mL 鹽酸加入容量瓶中，用純水稀釋至標(biāo)準(zhǔn)刻度線，混勻，此時(shí)該溶液為1.00 mg/L 的砷標(biāo)準(zhǔn)中間液。再用移液管準(zhǔn)確移取砷標(biāo)準(zhǔn)中間液（1.00 mg/L）10.00 mL，加入到100 mL 的容量瓶中，然后加入20 mL鹽酸，用純水稀釋至標(biāo)準(zhǔn)刻度線，混勻，此時(shí)，該砷標(biāo)準(zhǔn)使用液的質(zhì)量濃度為100 μg/L。最后分別用移液管準(zhǔn)確移取0、0.50、1.00、2.00、3.00、5.00 mL 的砷標(biāo)準(zhǔn)使用液（100 μg/L），加入50 mL 的容量瓶中，再分別加入10 mL 的鹽酸溶液，臨時(shí)用天平現(xiàn)稱5.0 g 的抗壞血酸和5.0 g 的硫脲溶解于100 mL 的純水中，每個(gè)容量瓶中各加入10 mL 硫脲-抗壞血酸溶液，放置30 min 后，用純水稀釋定容至標(biāo)準(zhǔn)刻度線，搖勻。此時(shí)，砷標(biāo)準(zhǔn)系列的質(zhì)量濃度分別為0、1.00、2.00、4.00、6.00、10.0 μg/L。

3.2.2 砷系列標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

依據(jù)表1 的實(shí)驗(yàn)條件，以5%的鹽酸溶液為載流，硼氫化鉀溶液為還原劑，依次測(cè)定砷標(biāo)準(zhǔn)系列質(zhì)量濃度分別為0、1.00、2.00、4.00、6.00、10.0 μg/L 的原子熒光強(qiáng)度，做完實(shí)驗(yàn)后，以原子熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，砷質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，繪制砷系列標(biāo)準(zhǔn)曲線。

原子熒光光譜儀開機(jī)預(yù)熱穩(wěn)定后，輸入各項(xiàng)參數(shù)，然后以5%的鹽酸溶液作為載流進(jìn)樣，測(cè)定砷標(biāo)準(zhǔn)系列，繪制砷系列標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，線性方程最終為：IF=311.78C+13.413，線性相關(guān)系數(shù)r=0.999 9，詳細(xì)的分析檢測(cè)數(shù)值見(jiàn)表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)曲線及線性相關(guān)系數(shù)

3.2.3 水樣處理

準(zhǔn)確移取50 mL混勻后的進(jìn)出水試樣，加入150 mL錐形瓶中，再加入臨時(shí)配置的體積比為1∶1 的硝酸-高氯酸混合酸溶液5 mL，用電熱板加熱，冒白煙后冷卻到室溫，往錐形瓶中再加入5mL 鹽酸，繼續(xù)加熱至冒盡黃褐色煙，自然冷卻后，移入50 mL 容量瓶中，用純水定容至標(biāo)準(zhǔn)刻度線，混勻后待測(cè)。

3.2.4 水樣測(cè)定

用移液管準(zhǔn)確移取5.0 mL 處理好的水樣，加入10 mL 比色管中，再加入臨時(shí)配置的2 mL 硫脲-抗壞血酸溶液和2 mL 鹽酸溶液，室溫放置30 min 后，用純水稀釋定容至標(biāo)準(zhǔn)刻度線，混勻后待測(cè)。依照砷系列標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制的相同條件測(cè)定水樣。

2022 年每個(gè)月定期采集該污水處理廠進(jìn)出水水樣，全年總共采集水樣24 個(gè)，其中包括12 個(gè)進(jìn)水和12 個(gè)出水，根據(jù)表1 的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行水樣中砷含量的測(cè)定，其測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 水樣中砷含量的測(cè)定結(jié)果

4 結(jié)論

結(jié)合表3 的分析檢測(cè)數(shù)據(jù)可以知道，通過(guò)對(duì)2022 年全年12 個(gè)月24 個(gè)水樣的分析檢測(cè)，12 個(gè)進(jìn)水水樣砷的質(zhì)量濃度均小于1 μg/L，根據(jù)GB/T 31962—2015，砷作為第一類污染物的水質(zhì)控制項(xiàng)目限值是300 μg/L，表明進(jìn)水水質(zhì)不存在砷污染超標(biāo)情況，12 個(gè)出水水樣砷的質(zhì)量濃度均小于1 μg/L，參考GB 18918—2002，砷作為一類污染物最高允許排放質(zhì)量濃度（日均值）為100 μg/L，表明出水水質(zhì)符合要求，綜合上述情況可以說(shuō)明該污水處理廠的進(jìn)出水水質(zhì)砷的含量均在正常的范圍之內(nèi)，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。原子熒光法測(cè)定污水處理廠進(jìn)出水中砷的含量作為一種操作簡(jiǎn)單易行的方法可以為污水廠工藝的正常運(yùn)行提供及時(shí)的數(shù)據(jù)服務(wù)，同時(shí)也可以起到發(fā)現(xiàn)砷污染現(xiàn)象的預(yù)警作用。