電感耦合等離子體發射光譜法快速測定工業污泥中9種元素

2018-05-08 07:28:39莊艾春肖紅新游玉萍

再生資源與循環經濟 2018年4期

莊艾春，肖紅新，游玉萍

（廣東省工業分析檢測中心,廣東廣州510651）

工業污泥是工業廢水處理所產生的沉淀物。隨著工業的發展，工業污泥日益增多。很多工業污泥含有大量重金屬，屬于危廢類，有些也含有大量的有價金屬元素，回收其中的有價金屬元素，變廢為寶，具有良好的生態效益，也具有顯著經濟效益，污泥資源循環利用前，必須對工業污泥進行化學分析，了解其成分及構成，工業污泥品種多，成分復雜，給化學檢測帶來很大的難度，目前還沒有統一工業污泥化學分析檢測標準可以參考。樣品的前處理對工業污泥的檢測至關重要，目前有關污泥處理方法一般采取濕法溶解，濕法溶解有敞開溶解[1]、微波溶解[2]、封閉溶解[3]，檢測技術有原子吸收法[4]、發射光譜法[5]、原子熒光光譜法[6]等。采用敞開混合酸分解樣品，利用等離子發射光譜儀選擇性好、靈敏度高、線性范圍寬、多元素連續測定等優勢，使用ICP-AES法測定銅泥、鎳泥、錫泥、銀泥等工業污泥中的金屬元素，檢測結果穩定可靠，可以滿足工業污泥化學成分分析要求。

1 實驗部分

1.1 試劑

硝酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸（分析純）；（1+1）硝酸；王水（現配現用）；檸檬酸銨溶液（500 g/L）；飽和氟化氫銨溶液；混合標準溶液（此溶液1 mL含100 μg銅、鎳、鋅、鉻、鉛、鎘、鉍、釩、鈷）；氬氣（體積分數≥99.99%）。

1.2 儀器和設備

ULTIMA電感耦合等離子發射光譜儀（法國）；電子天平（感量0.0001 g）；密封式磨樣機。

1.3 實驗方法

1.3.1 試樣分解

A：非錫泥試樣：稱取0.2 g（精確至0.0001 g）樣品置于200 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入15 mL鹽酸、5 mL硝酸、1 mL氫氟酸、2 mL高氯酸，低溫加熱溶解至濕鹽狀，取下燒杯冷卻，加入5 mL王水，用少量水沖洗杯壁，加熱溶解鹽類，取下燒杯冷卻，移入100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。澄清或干過濾。

B：錫泥試樣：稱取0.2 g樣品置于200 mL燒杯中，加入15 mL鹽酸，低溫加熱溶解約10 min，加入6滴飽和氟化氫銨溶液,繼續加熱至溶液變清亮，加入5 mL硝酸，低溫加熱溶解至約3 mL，取下燒杯冷卻，加入5 mL王水，2 mL檸檬酸銨溶液,用少量水沖洗杯壁，加熱溶解片刻，取下燒杯冷卻，移入100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。澄清或干過濾。

對于被測元素過高的試料溶液，分取一定體積溶液，稀釋成5%王水介質的測定溶液。

1.3.2 測定

按選定各元素分析線，在儀器工作條件下，使用電感耦合等離子體發射光譜儀測定。

1.3.3 工作曲線的繪制

分別移取 0 mL，0.50 mL，2.00 mL，5.00 mL，10.00 mL，15.00 mL，20.00 mL混合標準溶液于一組100 mL容量瓶中，加入5 mL王水，用水定容，混勻。按照儀器工作條件，于選定各元素的分析線，使用電感耦合等離子體發射光譜儀，從低到高依次測量標準溶液中被測元素的光譜強度，儀器自動繪制工作曲線（若標準工作曲線線性相關系數小于0.999時，則重新測定）。

2 結果與討論

2.1 稱樣量

為減小稱量相對誤差，同時為確保試料的代表性，稱樣量一般不少于0.10 g，但稱樣量過大，高含量元素需增大稀釋倍數，誤差增加。經過研磨的污泥樣品，粒度小，混合比較均勻。通過試驗，樣品稱樣量0.2 g，測定結果均比較穩定，所以試驗試料稱重0.20 g。

2.2 分解方式

對4種不同的污泥分別試用了多種不同的溶樣方法，試驗結果表明，非錫泥樣品選用鹽酸+硝酸+氫氟酸+高氯酸的溶解方式最好,部分污泥樣品經高氯酸冒煙后殘渣相對較少，Ni，Co元素含量較不冒煙溶解方式高，其他元素結果冒煙和不冒煙兩種溶解方式相近。錫泥樣品用常規溶樣方法樣品不溶解，經過試驗，采取先用鹽酸溶解再滴加氫氟酸或飽和氟化氫銨溶液均能使樣品溶解，溶液清亮后，再加入硝酸使樣品溶解充分，定容時加入檸檬酸銨溶液防止水解。在溶樣過程中 ,還要注意控制好加熱溫度和時間，加熱時間短不利于樣品充分溶解。

2.3 儀器工作條件

通過試驗，優化儀器工作條件，儀器工作參數如下：分析功率1.1 kW；等離子氣流量15 L/min；輔助氣流量0.2 L/min；霧化氣流量0.8 L/min；試液提升量1.0 mL/min；積分時間3 s；測定3次取平均值。

2.4 測定溶液酸度

用 1.0 g/mL 的銅、鎳、鋅、鉻、鉛、鎘、鉍、釩、鈷標準溶液在不同酸度的王水介質下測定，測定結果見表1。

2.5 元素分析譜線

每個待測元素選擇2～3條靈敏線，用樣品溶液進行掃描，然后選取譜線明顯、無重疊、免受光譜干擾的譜線作為分析線。通過試驗，各元素選用如表2推薦分析線，靈敏度高，無譜線干擾。

2.6 干擾試驗

通過選擇合適的分析譜線避開干擾譜線,利用儀器軟件扣除背景功能自動扣除背景。本試驗元素干擾試驗通過在每一種元素的系列標準溶液分別加入不同量的另外8種元素，進行元素間的干擾實驗。分別移取一定量的銅、鎳、鋅、鉻、鉛、鎘、鉍、釩、鈷于一組100 mL容量瓶中，依據實際樣品各主要共存元素的含量，加入各元素進行干擾試驗，結果見表3。