火焰原子吸收法在火電廠廢水重金屬離子檢測(cè)中的應(yīng)用

楊春麗 尤萬(wàn)龍 王雙庫(kù)

摘 要：通過(guò)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)回歸曲線、加標(biāo)回收率、檢出限、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差等一系列實(shí)驗(yàn)得出火焰原子吸收光譜法對(duì)火電廠環(huán)保廢水中的Pb、Ni、Cd、Cr重金屬離子的加標(biāo)回收率為97.85%、96.91%、98.17%、96.98%；檢出限為0.02mg/L、0.002mg/L、0.002mg/L、0.04mg/L；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.3%、1.1%、0.7%、0.5%。說(shuō)明了火焰原子吸收光譜法具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確度等特點(diǎn)，體現(xiàn)了其應(yīng)用在火電廠環(huán)保廢水中重金屬離子檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：火焰原子吸收光譜法；火電廠；環(huán)保廢水；重金屬離子

中圖分類號(hào)：X83 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）29-0174-03

Abstract： Through a series of experiments， such as standard regression curve， recovery rate， detection limit， relative standard deviation and so on， the standard regression curve of Pb， Ni， Cd， Cr heavy metal ions in environmental protection waste water of thermal power plant were determined by flame atomic absorption spectrometry（FAAS）. The recoveries were 97.85%， 96.91%， 98.17% and 96.98%， the detection limits were 0.02mg/L， 0.002mg/L， 0.002mg/L and 0.04 mg/L， and the relative standard deviations were 1.3%， 1.1%， 0.7% and 0.5%. It shows that the flame atomic absorption spectrometry has high sensitivity and accuracy， which shows the advantages of its application in the detection of heavy metal ions in the environmental protection waste water of thermal power plant.

Keywords： flame atomic absorption spectrometry（FAAS）； thermal power plant； environmental protection wastewater； heavy metal ions

引言

隨著人類社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)電力的需求越來(lái)越大。據(jù)了解，目前我國(guó)約73%的電力仍然依靠燃煤發(fā)電，燃煤電廠的煙氣成分復(fù)雜多變[1]，必須經(jīng)過(guò)脫硫處理才能排放到開放體系中。目前，煙氣濕法脫硫技術(shù)在火電廠的應(yīng)用比較普遍，但是該工藝在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的脫硫廢水中含有許多污染物[2]，如硫酸鹽、過(guò)飽和的亞硫酸鹽、懸浮物、氟離子以及重金屬離子等，其中重金屬離子在污染物分類中屬于一類污染物，若將重金屬離子含量超標(biāo)的脫硫廢水直接排放到江河之中，則會(huì)由于其在水中很難自行分解而通過(guò)食物鏈富集到人體之中。過(guò)量的重金屬離子不僅嚴(yán)重危害人的身心健康而且還威脅生態(tài)安全，所以各火電廠應(yīng)高度重視對(duì)環(huán)保脫硫廢水中重金屬離子的監(jiān)測(cè)工作，做到發(fā)展生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)兩不誤。

目前較常見的重金屬離子檢測(cè)方法有電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法、生物化學(xué)法、電化學(xué)分析法、流動(dòng)注射分析法、熒光分析法和紫外-可見分光光度法，但是這些方法要么是成本過(guò)高，要么是檢出限過(guò)高，要么是檢測(cè)步驟繁多且要求苛刻，均不適合應(yīng)用于火電廠環(huán)保脫硫廢水中重金屬離子的檢測(cè)。火焰原子吸收光譜法是基于氣態(tài)的基態(tài)原子外層電子對(duì)紫外光和可見光范圍相對(duì)應(yīng)的原子共振輻射線的吸收強(qiáng)度來(lái)檢測(cè)環(huán)境水質(zhì)中的重金屬離子含量[3]。和其它方法相比，火焰原子吸收光譜法具有新穎獨(dú)特、操作簡(jiǎn)單、靈敏程度高、抗干擾能力強(qiáng)、選擇性和準(zhǔn)確度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，是一種能應(yīng)用于火電廠環(huán)保脫硫廢水中重金屬離子檢測(cè)的新型技術(shù)。本論文正是基于這些優(yōu)勢(shì)，在一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上再次證實(shí)了火焰原子吸收光譜法應(yīng)用于火電廠環(huán)保廢水中Pb、Ni、Cd、Cr重金屬離子檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

交流凈化穩(wěn)壓電源（北京元盛科儀科技有限責(zé)任公司）；針筒式微孔濾膜過(guò)濾器（上海興亞凈化材料廠）孔徑0.25μm；SOLAAR原子吸收光譜儀（美國(guó)熱電公司）；Pb空心陰極燈、Ni空心陰極燈、Cd空心陰極燈、Cr空心陰極燈，無(wú)油氣體壓縮機(jī)（天津市醫(yī)療器械二廠）；高純水儀（登科普瑞北京科技有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑

氫氣：純度99.99%以上；高純水：電阻率>18MΩ.cm；

硝酸[ρ（HNO3）=1.42g/mL]：優(yōu)級(jí)純；

1000μg/mL的Cr單元素國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW08614）；

1000μg/mL的Pb單元素國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW08619）；

1000μg/mL的Ni單元素國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW08618）；

1000μg/mL的Cd單元素國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW08612）；

測(cè)試水樣：廣州珠江電廠脫硫廢水。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)中間液的配制

0.6%硝酸溶液：準(zhǔn)確移取4.2ml硝酸[ρ（HNO3）=1.42g/mL]于1000ml容量瓶中定量至1000g，搖勻；

100mg/L的Pb標(biāo)準(zhǔn)中間液：用0.6%硝酸溶液作溶劑，準(zhǔn)確移取5ml濃度為1000μg/mL的Pb單元素國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW08619）于50ml容量瓶中，定容至刻度；

100mg/L的Ni標(biāo)準(zhǔn)中間液：用0.6%硝酸溶液作溶劑，準(zhǔn)確移取5ml濃度為1000μg/mL的Ni單元素國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW08618）于50ml容量瓶中，定容至刻度；

100mg/L的Cd標(biāo)準(zhǔn)中間液：用0.6%硝酸溶液作溶劑，準(zhǔn)確移取5ml濃度為1000μg/mL的Cd單元素國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW08612）于50ml容量瓶中，定容至刻度。

1.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試條件的選擇

在壓縮空氣壓力設(shè)定值為0.25MPa～0.35MPa，乙炔壓力設(shè)定值為0.06MPa～0.09MPa的條件下，經(jīng)過(guò)若干次的實(shí)驗(yàn)條件選擇，確定這四種重金屬元素的實(shí)驗(yàn)測(cè)試參數(shù)如表1所示。

1.5 實(shí)驗(yàn)方法

1.5.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

Pb系列標(biāo)準(zhǔn)溶液：以0.6%的硝酸溶液作溶劑，用100mg/L的Pb標(biāo)準(zhǔn)中間液配制濃度梯度為0.5mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L的Pb系列標(biāo)準(zhǔn)溶液待用。

Ni系列標(biāo)準(zhǔn)溶液：以0.6%的硝酸溶液作溶劑，用100mg/L的Ni標(biāo)準(zhǔn)中間液配制濃度梯度為0.5mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L的Ni系列標(biāo)準(zhǔn)溶液待用。

Cd系列標(biāo)準(zhǔn)溶液：以0.6%的硝酸溶液作溶劑，用100mg/L的Cd標(biāo)準(zhǔn)中間液配制濃度梯度為0.05mg/L、0.10mg/L、0.20mg/L的Cd系列標(biāo)準(zhǔn)溶液待用。

Cr系列標(biāo)準(zhǔn)溶液：以0.6%的硝酸溶液作溶劑，用1000μg/mL的Cr單元素國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液配制濃度梯度為1.0mg/L、2.0mg/L、4.0mg/L的Cr系列標(biāo)準(zhǔn)溶液待用。

1.5.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的測(cè)試

在1.4的實(shí)驗(yàn)測(cè)試參數(shù)下，分別對(duì)四種重金屬元素各濃度梯度下的標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度進(jìn)行測(cè)試，對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行線性擬合后得到的回歸曲線和線性相關(guān)系數(shù)如下圖1～圖4所示。

由圖1～圖4可知，Pb、Ni、Cd、Cr四種元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的線性回歸相關(guān)系數(shù)R2均大于0.999，線性回歸曲線均較理想，故火焰原子吸收光譜法是可以應(yīng)用于火電廠脫硫廢水中Pb、Ni、Cd、Cr四種重金屬離子的檢測(cè)的。

1.5.3 水樣的測(cè)試

水樣的預(yù)處理：脫硫廢水水樣渾濁，各元素含量復(fù)雜，為保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確，在用火焰原子吸收光譜儀對(duì)水樣進(jìn)行測(cè)試之前須對(duì)水樣進(jìn)行過(guò)濾，然后用酸度為0.6%的硝酸進(jìn)行酸化處理。

在1.4實(shí)驗(yàn)參數(shù)測(cè)試條件下，由1.5.2中已經(jīng)測(cè)得的四種元素的標(biāo)準(zhǔn)回歸曲線測(cè)水樣中四種元素的含量，所得結(jié)果如表2所示。

由表2知，用火焰原子吸收光譜法可以準(zhǔn)確地測(cè)得脫硫廢水中Pb、Ni、Cd、Cr重金屬離子的含量，且有較高的靈敏度。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

取200ml處理過(guò)的脫硫廢水入口水樣，依次向廢水中加入一定量的Pb、Ni、Cd、Cr四種重金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，用1.5.2中四種元素的標(biāo)準(zhǔn)回歸曲線分別測(cè)定各元素的加標(biāo)回收率，結(jié)果如表3所示。

由表3可知，用火焰原子吸收光譜法測(cè)Pb、Ni、Cd、Cr四種重金屬離子的加標(biāo)回收率較理想。

2.2 檢出限實(shí)驗(yàn)

平行測(cè)定15次空白溶液的吸光度，此時(shí)的空白溶液為0.6%的硝酸，并結(jié)合Pb、Ni、Cd、Cr四種重金屬元素標(biāo)準(zhǔn)溶液回歸曲線方程的斜率，由檢出限公式LOD=3*σ/S（σ為空白標(biāo)準(zhǔn)偏差，S為標(biāo)準(zhǔn)溶液曲線斜率），得出Pb、Ni、Cd、Cr的檢出限分別是0.02mg/L、0.002mg/L、0.002mg/L、0.04mg/L，檢出限較低，符合測(cè)試要求。

2.3 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差實(shí)驗(yàn)

分別對(duì)濃度為1.0mg/L的Pb、1.0mg/L的Ni、0.1mg/L的Cb、2.0mg/L的Cr四種溶液平行測(cè)定15次，對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)，求得它們的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別是1.3%、1.1%、0.7%、0.5%。由此可知，該方法測(cè)量Pb、Ni、Cd、Cr重金屬離子濃度的精密度良好。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

本論文用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)再次論證了將火焰原子吸收光譜法應(yīng)用于火電廠環(huán)保廢水中Pb、Ni、Cd、Cr重金屬離子檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：用該方法測(cè)Pb、Ni、Cd、Cr重金屬離子的加標(biāo)回收率分別為97.85%、96.91%、98.17%、96.98%；檢出限為0.02mg/L、0.002mg/L、0.002mg/L、0.04mg/L；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別是1.3%、1.1%、0.7%、0.5%；說(shuō)明將火焰原子吸收光譜法應(yīng)用于火電廠廢水重金屬離子的檢測(cè)是可行的。

參考文獻(xiàn)：

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