微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定固体废物中的痕量金属

微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定固体废物中的痕量金属

长期以来，人们对固体污染和损害缺乏了解，导致许多污染事故和损失。目前，全世界公认的主要环境问题之一的废水污染已成为世界各国之一。“无害化、减量化、资源化”的“三化”原则代表了当今国际社会在固体废物污染防治管理工作上的先进指导思想。关于固体废物中痕量金属元素的测定,我国目前在国标方法中规定了使用原子吸收分光光度法检测固体废物中浸出液的各金属含量。为了更好的适应社会、经济、科学技术发展需要,有必要针对固体废物中重金属元素全量分析任务开展相应的研究工作,在保证分析准确度、精确度的前提下,选用工作效率更高的电感耦合等离子体原子发射光谱仪对固体废物中痕量金属元素进行测定。本文在对固体废物分析技术的研究、动态、发展、内容与分析方法进行研究的基础上,研究了微波酸溶-电感耦合等离子体发射光谱法检测冶炼厂固体废物中全量的痕量重金属元素。1试验部分1.1采样位置和采样点按工业固体废物采样制样技术规范(HJ/T20-1998)中4.2确定采样位置和采样点。1.2样品的制备和贮藏将采集的固体废物样品转移到用HN03处理过的、干净的搪瓷盘中,让其自然风于后,除去沙石、贝壳、动植物碎片等明显异物,混合均匀,用玛瑙碾钵将样品研细过150μm尼龙筛,用四分法进行缩分得样品,装入用硝酸处理过的聚乙烯塑料袋或广口聚乙烯塑料瓶中并放入干燥器中保存备用。1.3等离子体发射光谱ThermoIRISAdvantageDuo电感耦合等离子体发射光谱仪;美国CEM微波消解仪;硝酸(电子纯UP);盐酸(电子纯UP);高氯酸(电子纯UP);氢氟酸(工艺超纯);超纯去离子水(一级去离子水)。1.4辅助气流量及泵冲洗时间电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)工作条件:射频功率1150W;辅助气流量1.0×10-3L/min;雾化器流量25.0PSI;流动泵速率2.03×10-3L/min;分析泵速率2.03×10-3L/min;泵冲洗时间5.0s;观察方向:水平观察。2结果与分析2.1为微波消除条件选择2.1.1微波消解的初始功率反应初始阶段的条件设定非常重要。本实验考察了初始功率设定对整个消解过程的影响。通过实验发现,功率控制是影响反应彻底性和实验安全性的主要因素之一:当初始功率过大如高于600W时,初始反应过快,使消解罐承受压力过大,易导致消解罐破裂爆炸,使消解过程变得十分危险,因而微波消解的初始功率不宜太高;当初始功率过低,如低于100W时,在第一步消解过程中罐内压力不会出现上升,直到第一步消解反应结束后,随功率加大,压力才会出现明显的上升,此时消解才加速进行,而第一步消解过程基本不起作用。根据以上研究结果,选择实验初始功率为400W,并采用斜坡升温方式进行微波消解。2.1.2微波消解系统研究中选择了升温、保持、升温、保持的梯度加热方式,保证了温度的平稳快速上升以便微波消解的平稳进行。根据功率和最高温度,设计了如下消解程序,见表1。采用上表中的微波消解程序,对固体废物样品进行消解实验,检测结果平行性良好。2.1.3混合酸体系的确定分别选择HN03-HF-HCl-HClO4、HNO-HF-HCl-H2O2、HNO3-HF-H2O2、HNO3-HF-HClO4等多种混合酸体系对固体废物进行微波消解,根据消解的完全程度和混合酸的用量,最后确定采取HN03-HF-H202的消解体系,其混合酸的比例为5:5:3。2.2样品测试结果分析2.2.1检出限、测定下限以及测定下限在使用ICP-AES进行测定的条件下,分别进样5%和10%HN03空白溶液,连续测定11次,所得样品值的3倍标准偏差所对应的浓度值即为各元素的检出限,10倍标准偏差所对应的浓度值即为各元素的测定下限,检出限、鉴别限以及测定下限结果见表2。2.2.2相对标准偏差配制0.50mg/L的混合重金属标准溶液,采用电感耦合等离子体发射光谱法连续测定11次,发现其各元素的相对标准偏差RSD均在0.89%~9.13%之间,满足实验室分析要求(相对标准偏差≤20%)。2.2.3样品的消解及测定本研究采用真值回归(标准物质真值测定)的方法来验证方法准确性,即选择国家标准物质研究中心的底质标准GSS-1,采用微波消解法进行消解以ICP-AES法检测,取6份样品的平均值,然后与真值比较,结果见表3。由表3可见,各重金属元素含量的测定值均在真值误差允许的范围内,相对标准偏差(n=6)小于20%满足实验要求,证明实验方法准确性良好。2.2.4微波消解/icp-aes法检测将采集的江苏省某冶炼厂矿、某印染厂以及城市生活垃圾固体废物样品以微波消解/ICP-AES法检测,所得数据见表4。由表4可见,微波消解/ICP-AES法可以很好的对实际固体废物样品中多种痕量重金属元素进行全量分析。3标准物质消解能力试验(1)确定对于0.50g固体废物样品进行全量消解,采用HN03-HF-H202的混合酸消解体系,其酸用量比例为5:5:3。(2)微波消解的最佳条件为:粉碎粒度100μm,起始功率400W,消解最高温度200℃,采用梯度升温,消解时间26min,此条件可实现对固体废物样品的完全消解。(3)带入有证标准物质进行真值回归试验,并研究方法的检出限、测定下限、方法精密度、方法准确度,得出该方法的精密度及准确度良好。本研究以微波消解/电感耦合等离子体发射光谱法检测固体废物中多种全量重