微波消解ICP-OES法測定陽極泥中的砷鎳銅

黃 玲，蔡宗平，方紅生，林欣森，王文祥

(廣東環境保護工程職業學院 重金屬污染防治與資源綜合利用重點實驗室，廣東 佛山 528216)

微波消解ICP-OES法測定陽極泥中的砷鎳銅

黃 玲，蔡宗平，方紅生，林欣森，王文祥

(廣東環境保護工程職業學院 重金屬污染防治與資源綜合利用重點實驗室，廣東 佛山 528216)

研究了采用電熱板和微波消解儀消解陽極泥，然后采用ICP-OES法測定其中的砷、鎳和銅。結果表明：選用合適的酸且在適宜的消解條件下，2種消解設備都能完全消解陽極泥，其中微波消解耗時短，效率高；微波消解對同一樣品中各金屬元素測定結果的相對標準偏差在0.26%～0.48%之間，對金屬的回收率在94.01%～100.50%之間，方法精密度較高，測定結果準確可靠。此法可用于相關危險固廢物的監測和有價金屬提取工藝中。

陽極泥；微波消解；金屬；測定；ICP-OES

陽極泥是有色金屬冶煉的副產物,主要由陽極粗金屬中不溶于電解液的雜質和待精煉的金屬組成[1-2]。陽極泥中含有大量可回收的有價金屬和重金屬[3]，屬于危險廢棄物，需要有效回收或處置[4-6]。隨著貴重金屬資源日益減少，重金屬污染的防治和資源化已成為社會關注的研究熱點[7]。

在重金屬污染防治和從固體廢物中回收有價金屬過程中，都需要準確測定其中的金屬含量。固廢樣品通常成分組成復雜，測定有一定難度?，F有的固廢監測標準方法中，對于金屬元素，大都采用原子吸收法或分光光度法，但這些方法在消解前處理和測定中都只針對單一元素，電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-OES)雖能同時測定多元素，但至今未見ICP-OES針對固廢樣品的多元素同時消解的相關研究報道。

試驗采用微波消解法消解陽極泥，然后利用ICP-OES法測定陽極泥中的有價金屬鎳、銅和毒性較大的砷，并評估了方法的準確度和精密度，以期為陽極泥和其他類似固廢中有價金屬的測定提供可供參考的方法。

1 試驗部分

1.1 試劑

金屬標準溶液(1 g/L)，購自國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院；鹽酸、氫氟酸，均為優級純；水，超純水，電阻率為18.2 MΩ·cm。

1.2 儀器

微波消解儀，麥克斯通 ETHOS One(10 位)；電感耦合等離子體發射光譜儀，安捷倫 ICP-OES 715。

1.3 陽極泥預處理

混勻后的陽極泥在120 ℃烘箱中干燥至恒重，研磨過150目篩，存放于磨口試劑瓶中，消解前干燥至恒重，冷卻后稱量。

1.4 樣品消解

稱取陽極泥0.100 0 g，加入消解酸，在不同體系中進行消解。

1.5 樣品測定

1.5.1 標準曲線的繪制

繪制As、Ni、Cu混合標準曲線，As、Ni質量濃度都分別為1、2、5、10 mg/L，Cu質量濃度分別為5、10、20、50 mg/L，用5%硝酸定容。

1.5.2 儀器工作條件

測定時，ICP-OES儀器工作條件見表1。

表1 ICP-OES儀器工作條件

2 試驗結果與討論

2.1 樣品消解

稱取陽極泥0.100 0 g，電熱板、微波消解結果見表2。可以看出：體系1微波消解、體系2電熱板消解都可以消解樣品；微波消解比電熱板消解耗時短5 h；微波消解中，王水、HNO3、HClO4和H3BO3用量相對較少，試劑總量也比電熱板消解用量少。相對而言，微波消解耗時短，試劑用量少，處理效率高。

微波消解是利用微波的穿透性和激活能力進行加熱，微波產生的高頻交變磁場可使分子極化產生相互摩擦而獲得能量，使樣品與試劑接觸面積增大，大大縮短樣品處理時間，熱解效率高，節省能源[8-9]。微波消解快速、準確、高效、酸耗少、污染小、對操作人員傷害小。試驗所用陽極泥樣品消解難度較大，而采用微波加熱，消解效果較好。

表2 電熱板、微波消解過程時間及效果

2.2 標準曲線

按1.5.1所述配制As、Ni、Cu 混合標準溶液，在ICP-OES儀器工作條件下分別測定As、Ni、Cu 的吸光強度，繪制標準曲線,結果如圖1～3所示。

圖1 As元素標準曲線

圖2 Ni元素標準曲線

圖3 Cu元素標準曲線

由圖1～3看出，As、Ni質量濃度在0～10 mg/L范圍內、Cu質量濃度在0～50 mg/L范圍內符合比爾定律。3種金屬元素線性關系較好,標準曲線回歸方程分別為：

Asy=12.16x+7.25,r=0.999 8；

Cuy=217.89x+19.72,r=0.999 95；

Niy=1 040x+299.880,r=0.999 94。

其中，r為相關系數。

2.3 方法精密度

稱取0.100 0 g陽極泥，微波消解，平行測定As、Ni、Cu質量濃度，測定結果見表3。

表3 方法精密度測定結果(n=4)

由表3看出：采用微波消解，同一樣品的測定相對標準偏差介于0.26%～0.48%之間，方法精密度較好。微波消解在密閉設備中進行，過程更易控制，可控性好。

2.4 方法回收率

采用加標回收法可以判定分析結果的準確度[10-11]。各金屬加標量為樣品中相應金屬量的0.5～1.5倍。消解樣品定容至100 mL，用ICP-OES法測定每種元素3次，加標回收試驗結果見表4。

表4 加標回收試驗結果

從表4看出：微波消解法對各金屬的回收率在94.01%～100.50%之間，說明測定結果準確可靠，符合要求。

2.5 樣品測定結果比對

將本方法As測定結果與企業As測定結果進行比對，每個樣品進行3次以上測定，預處理樣品質量為0.1 g，定容體積為0.1 L。

表5 As元素測定結果比對

由表5看出：對于相同樣品，2種方法的測定結果的相對標準偏差分別為0.16%和0.23%，均符合測定要求，表明測定結果準確可靠。

3 結論

1)微波消解和電熱板消解都能完全消解陽極泥，但電熱板用硝酸、鹽酸、高氯酸和氫氟酸，而微波消解僅用鹽酸和氫氟酸，而且可一步消解完成，試劑用量少，消解時間短，樣品前處理效率高。

2)微波消解同一樣品，測定結果的相對標準偏差在0.26%～0.48%之間，金屬回收率在94.01%～100.50%之間，方法精密度高，測定結果準確可靠。

3)選用合適的酸且在適宜的消解條件下，微波消解法能完全消解陽極泥，保證測定結果的準確度和精密度。

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Determination of As,Ni,Cu in Anode Mud by Microwave Decomposition ICP-OES

HUANG Ling,CAI Zongping,FANG Hongsheng,LIN Xinsen,WANG Wenxiang

(KeyLaboratoryofHeavyMetalPollutionPreventionandComprehensiveUtilizationofResources,GuangdongPolytechnicofEnvironmentalProtectionEngineering,Foshan528216,China)

The digestion of anode mud by hot plate and microwave digestion instrument for determining As,Ni,Cu by ICP-OES were researched.The results show that the anode mud can be digested by the two methods at the appropriate acidity and conditions,but the microwave digestion take shorter time and has better digestion efficiency.The relative standard deviations of determination results by microwave digestion for the metal elements in a same sample are in the range of 0.26%-0.48%，the recoveries are in the range of 94.01%-100.50%.The method meets the determination requirements,and can be used in the process of monitor relevant hazardous wastes and extracting valuable metals from solid wastes.

anode mud；microwave digestion;metal；determination；ICP-OES

2016-09-13

2015年廣東省級環保專項資金專題研究項目(粵財工[2015]318號);2015年廣東省級財政技術研究與開發補助費用項目(粵財工[2015]639號);2016年廣東大學生科技創新培育專項資金資助項目(粵財教[2016]65號)；2015年佛山市科技計劃項目(2015AB004322)；廣東環境保護工程職業學院科研項目2013年度院長基金課題(KY201301001，KY201302001)。

黃玲(1973-),女,湖北武漢人，碩士，高級講師,主要研究方向為分析化學和環境檢測。E-mail：534106694@qq.com。

王文祥(1972-)，男，安徽安慶人，博士研究生，高級工程師，主要研究方向為固體廢棄物資源綜合利用、重金屬污染防治與環境修復。E-mail:wwxiang110@163.com。

O657.31

A

1009-2617(2017)03-0247-04

10.13355/j.cnki.sfyj.2017.03.019