電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定電鍍廢水中的8種重金屬

王 寧 ，錢勤 ，曹莉君 ，倪張林 ，湯富彬

（1.浙江達(dá)申環(huán)保科技有限公司，杭州 311400；2.中國林科院亞熱帶林業(yè)研究所，311418）

電鍍是利用電化學(xué)方法對金屬和非金屬表面進(jìn)行裝飾，保護(hù)及獲得某些新的性能的一種工藝過程，電鍍技術(shù)廣泛應(yīng)用于機(jī)器制造、輕工、電子等行業(yè)。電鍍廢水主要的來源是在電鍍生產(chǎn)過程中的鍍件清洗用水、鍍件過濾用水、廢鍍液以及由于操作不當(dāng)或管理不善引起的"跑、冒、滴、漏"。電鍍廢水的成分非常復(fù)雜，除含氰(CN-)廢水和酸堿廢水外，重金屬廢水是電鍍業(yè)潛在危害性極大的廢水類別[1，2]。近幾年，隨著科技和社會快速發(fā)展，電鍍工業(yè)的規(guī)模越來越大，重金屬廢水排放量也越來越多，對其廢水中重金屬進(jìn)行日常監(jiān)測的力度也不斷加大，目前，針對電鍍廢水的檢測手段主要有原子吸收分光光度法[3]，原子熒光分光光度法[4]，比色法[5]等，但是這幾種技術(shù)一次只能測定一種元素，針對電鍍廢水中多種重金屬成分的測定，較為費(fèi)時費(fèi)力。近幾年隨著儀器技術(shù)的發(fā)展，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）廣泛的應(yīng)用于不同領(lǐng)域中多元素的測定，但針對電鍍廢水的重金屬測定未見應(yīng)用。本文探討了應(yīng)用電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)（ICP-MS）測定電鍍廢水中8種重金屬（Pb，Cd，Cr，As,Hg,Cu，Zn，Ni）含量，以期為電鍍行業(yè)廢水中重金屬含量的測定提供參考。

1 實驗部分

1.1 儀器

NexIon 300D ICP-MS（美國 PerkinElmer公司）；陶瓷電熱板（德國IKA公司）；玻璃器皿用30%硝酸浸泡24 h，再用超純水沖洗3次以上，晾干備用。

1.2 試劑和材料

硝酸（優(yōu)級純)，德國CNW公司；過氧化氫（BVIII)，北京化學(xué)試劑廠；鉛、鎘、鉻、砷、汞、鎳、銅、鋅單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液由國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)物中心處購得；質(zhì)譜調(diào)諧液，PerkinElmer公司。

1.3 電鍍廢水取樣及處理

分別對本地2家電鍍企業(yè)的電鍍廢水進(jìn)行了取樣，取樣分為廢水處理前及廢水處理后，樣品保存在事先用2%的硝酸清洗過的聚乙烯桶中，采取電鍍廢水樣品要當(dāng)日處理完畢：取搖勻后的電鍍廢水樣品2 mL于50 mL錐形瓶中，加入3 mL濃硝酸，加蓋漏斗，置于電熱板上加熱，微沸消解10 min，冷卻后定容至50 mL容量瓶，同時做樣品空白和加標(biāo)實驗。廢水處理前的樣品在上機(jī)測試前，稀釋50倍，廢水處理后的樣品定容后直接上機(jī)測試。

1.4 優(yōu)化的ICP-MS工作條件

等離子體點炬穩(wěn)定后使用1 ng/L的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試溶液優(yōu)化儀器參數(shù)，儀器的工作條件如表1所示。

表1 ICP-MS工作參數(shù)

1.5 待測元素同位素、內(nèi)標(biāo)的選擇和標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制

ICP-MS的動態(tài)線性范圍很寬，可高達(dá)9個數(shù)量級，根據(jù)電鍍廢水的特點配制各元素的工作曲線，用貯備液濃度為1000 mg/L用2%的硝酸逐級稀釋為1.00 mg/L的儲備液，然后配制線性系列。詳見表2。

表2 待測元素的質(zhì)量數(shù)、內(nèi)標(biāo)元素及標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.6 相關(guān)系數(shù)、檢出限(LOD)、定量限(LOQ)

根據(jù)國際理論和化學(xué)聯(lián)合會 (IUPAC)的規(guī)定，以空白測定不少于10次所得的值乘3倍便得各元素的儀器檢出限。本方法是用2%HNO3空白溶液連續(xù)測定10次，取3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差對應(yīng)的濃度為各元素的檢出限 (LOD)，10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差對應(yīng)的濃度為各元素的定量限(LOQ)，同時對上機(jī)溶液進(jìn)行短期（2 min）和長期的穩(wěn)定性(20 min),測試所得結(jié)果見表3（其中LOD和LOQ數(shù)據(jù)取一位有效數(shù)字）。各元素檢出限低，滿足于電鍍廢水微量及痕量元素的檢測分析，并且采用10倍LOQ配置的標(biāo)準(zhǔn)溶液的在分析過程中的短期和長期的穩(wěn)定性都較好。

表3 方法檢出限、定量限以及方法精密度（n=6）

1.7 實際樣品測定、加標(biāo)回收實驗以及方法精密度實驗

采用制定的方法對處理前后的含鋅廢水和含鉻廢水進(jìn)行測定，測定結(jié)果和加標(biāo)回收結(jié)果見表4和表5，由表可知：8種重金屬元素的加標(biāo)回收率在 84.2%～109%之間，加標(biāo)回收結(jié)果滿意，方法準(zhǔn)確度較高，8種重金屬元素精密度 （RSD）在0.9%～4.8%之間。

表4 含鋅電鍍廢水測定及加標(biāo)回收結(jié)果（n=6）

表5 含鋅電鍍廢水測定及加標(biāo)回收結(jié)果（n=6）

2 結(jié)果與討論

ICP-MS法的主要干擾來自于物理干擾、基體干擾和質(zhì)譜干擾。物理干擾主要是由于樣品溶液粘度大和鹽分含量高而影響溶液的提升量，電鍍廢水通過消解定容后不存在粘度大的問題，另外這兩者的鹽分含量也不高，所以物理干擾可忽略不計。基體干擾主要表現(xiàn)在樣品基體檢測過程中對檢測元素信號產(chǎn)生抑制或增強(qiáng)效應(yīng)，產(chǎn)生短期或長期漂移，本實驗中電鍍廢水結(jié)果消解稀釋后，基體干擾可忽略不計。

質(zhì)譜干擾主要是同質(zhì)異位素重疊和多原子粒子的干擾，由于試驗樣品中除了待測元素外，還存在其它元素如 Cl，Cl元素與 Ar結(jié)合生成的ArC1，會嚴(yán)重干擾74.92As,而 ArN、ClO 與51.94Cr的質(zhì)量數(shù)十分接近，也會嚴(yán)重干擾51.94Cr的準(zhǔn)確定量，所以采用能量甄別模式（KED）來消除干擾。

3 結(jié)論

采用ICP-MS技術(shù)可對不同類型的電鍍廢水中多種重金屬進(jìn)行同時測定，該方法與傳統(tǒng)方法相比，效率更高，同時靈敏度要優(yōu)于傳統(tǒng)方法，達(dá)到省時、準(zhǔn)確的目的。

[1]羅斌.離子交換法用于回收電鍍廢水中六價鉻的研究[D].西安建筑工業(yè)大學(xué)，2010.

[2]郭勇.電鍍廢水鎳、鉻的分析及處理方法的研究[D].天律大學(xué)，2007.

[3]林文杰,李光為,林志豐.電鍍廢水農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)重金屬污染特征[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,(11).

[4]劉杰,鐘雪梅,梁延鵬,等.電鍍廢水污染水稻田土壤中重金屬的形態(tài)分析[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2006,25(2).

[5]何志堅,張思林,王素珍,等.電鍍廢水污染區(qū)土壤重金屬含量的測定及污染狀況評價[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展,2010,27(5).

[6]關(guān)明添.淺析電鍍廢水中重金屬含量的測定方法[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2012,(15).