發射光譜法測定黃金工業廢水中的硫酸根含量

胡國強

（龍巖市上杭縣環境保護局，福建 上杭 364200）

前言

電感耦合等離子體原子發射光譜法是近幾十年發展起來的一種新的分析技術，該技術具有靈敏度高、干擾小、線性范圍寬等優良特點[1]。

隨著國內綠色環保理念的進一步落實，黃金礦山及冶煉行業越來越重視生產廢水的處理技術，其中包括測定黃金工業廢水中的硫酸鹽含量的技術。硫酸根在自然界中分布廣泛，地表水和地下水中的硫酸根主要來源于巖石土壤中礦物組分的分化和溶淋[2]。在黃金開采過程中，由于礦石屬性、過程生產控制、環保要求等因素，測定黃金工業廢水中的硫酸鹽含量顯得特別重要。目前硫酸鹽含量的測定方法主要采用《水質硫酸鹽的測定重量法》（GB 11899—1989）、鉻酸鋇分光光度法[3]、原子吸收間接法[4]等，這些方法在操作步驟、檢出濃度和測定范圍等方面具有一定的局限性。尤其是重量法存在耗時長的缺點。

雖然有文獻[5～10]報道，采用電感耦合等離子體原子發射光譜法來測定液體樣品中硫酸根含量，但由于黃金工業廢水中的硫大部分以硫酸根、負二價硫離子、硫代硫酸根離子等形式存在，目前尚未有報道采用電感耦合等離子體原子發射光譜法測定黃金工業廢水中硫酸根的方法。本文建立了使用電感耦合等離子體原子發射光譜法測定黃金工業廢水中硫酸根含量的方法。針對硫以不同形式存在的樣品采用不同的樣品前處理，使用儀器進行測定，可滿足黃金工業廢水中硫酸根的測定及時率要求。

1 實驗部分

1.1 儀器

電感耦合等離子體發射光譜儀，型號5300DV。

1.2 主要材料和試劑

鹽酸（分析純，所有實驗用水均為二次去離子水）。硫酸根標準溶液（稱取基準試劑硫酸鉀3.627 5g，置于1000mL容量瓶中，加500mL蒸餾水溶解后再用蒸餾水定至刻度。此溶液1mL含2000μg硫酸根）。氬氣[w(Ar) ≥99.996%]。

1.3 實驗方法

1.3.1 試樣處理

（1）不含硫離子、硫代硫酸根離子等其他含硫液體樣品：分取50.00mL試樣于150mL燒杯中，加入2.5mL鹽酸（AR），在電熱板上加熱濃縮至30mL，取下冷卻后，移入50mL容量瓶中，用水定容，混勻。

（2）含負二價硫離子液體樣品：分取10.00mL試樣雙份于150mL燒杯中。分別加入2mL氯化銅溶液（50g/L），搖勻后，加入2.5mL鹽酸（AR）。其中一份加入2mL氯化鋇溶液（100g/L），一份不加，分別在電熱板上加熱至沸騰，取下冷卻后，移入50mL容量瓶中，用水定容，混勻。

（3）含硫代硫酸根離子等其他含硫液體樣品：分取10.00mL試樣雙份于150mL燒杯中，分別加入2.5mL鹽酸（AR），搖勻；其中一份加入2mL氯化鋇溶液（100g/L），一份不加。在電熱板上加熱至近干。取下冷卻后，加入2.5mL鹽酸（AR），用少量水沖洗杯壁，微熱后，取下冷卻，移入50mL容量瓶中，用水定容，混勻。

1.3.2 樣品測定

采用電感耦合等離子體光譜儀在選定的最佳儀器條件下按選定的硫的波長，測定其含量。工作曲線采用0.00、10.00、50.00、100.0、300.0、500.0μg/mL的系列標準工作溶液。如果試樣中硫酸根含量過高，試樣待測溶液應視具體情況決定稀釋倍數。

1.3.3 計算

（1）按1.3.1中（1）方法處理的樣品：硫酸根的質量分數以ρ計，數值以mg/L表示，按下列公式計算：

式中：

V1—分取試液體積，mL；

V2——分取試液稀釋后體積，mL；

V0——試樣的體積，mL。

（2）按1.3.1中（2）及（3）方法處理的樣品：硫酸根的質量分數以ρ計，數值以mg/L表示，按下列公式計算：

式中：

2010年，在語文本色教學獲得江蘇首屆基礎教育教學成果特等獎后，我們開始潛心進行教學方法的總結。2009年，在全國中語會出版的匯集30年來的優秀語文教師的成果和成就的《中國語文人》中，我已經將自己的教學方法概括為“和諧共生教學法”。其實，2008年，我在專著《黃厚江講語文》中就明確提出：“語文課堂教學的最高境界是什么？是和諧。是人與人的和諧，是內容與形式的和諧，是相關內容和語文的和諧。一切恰到好處，一切渾然天成，一切順其自然；應該有的都有，不該有的都沒有：是為至境。”應該說，這里已經蘊含著我對理想的語文課的理解和追求。

V — 試液的質量濃度，μg/mL；

V1— 分取試液體積，mL；

V2— 分取試液稀釋后體積，mL；

V0— 試樣的體積，mL。

2 結果與討論

2.1 儀器參數的選擇

對實驗所用儀器的重要參數進行正交實驗，綜合分析電感耦合等離子體光譜儀的優化程序，考察射頻發生器功率、霧化氣流量、輔助氣流量、等離子氣流量、進液泵速、觀測高度等對被測元素譜線發射強度存在影響的因素，選擇實驗室的最佳儀器測量參數（表1）。

表1 儀器測量參數

2.2 譜線選擇

經過樣品實驗，干擾排除，較好的譜線如表2所示，表中的數據作為硫元素測定波長。選擇合適的扣背景位置，選用的分析線基本無光譜干擾。

2.3 檢出限和測定下限

測定11次樣品空白溶液強度，計算標準偏差，以3倍的標準偏差為檢出限，結果為6.67mg/mL；5倍的檢出限為測定下限，結果為11.12mg/mL。硫元素的檢出限均能滿足方法中的最低濃度要求。

2.4 試樣定容介質的選擇

黃金工業廢水的酸堿度未知，且樣品中可能存在S2-、SO32-、S2O32-，采用氧化性酸作介質不但無法除去可能存在的其他硫形式，還可能引起結果偏高。現以5%鹽酸作為標準溶液介質繪制曲線。分取標準溶液（2000μg/mL），得到濃度為100μg/mL和300μg/mL的溶液各9份，兩種濃度溶液每3份加入鹽酸、硝酸，酸度為5%用水直接定容。結果表明，以鹽酸作為樣品介質得出的結果最接近標準值，硝酸介質偏低，蒸餾水介質偏高。所以應采用鹽酸作為樣品介質。

2.5 鹽酸酸度的影響

將待測介質鹽酸濃度分別控制在1.0%、5.0%、10.0%、15.0%，使用標準溶液進行測定，分析對100.0μg/mL硫酸根標準溶液測定結果的影響。結果表明（表3），酸度從1%至15%時，回收率均不小于95%。綜合考慮，應采用酸度為5%。

表2 波長

表3 酸度對測定結果的影響

2.6 共存元素的影響

2.6.1 銅基體的干擾

在含有硫酸根的系列標準溶液中加入不同含量的銅基體，測量分析元素。結果表明（表4），當Cu含量低于1g/L時銅基體對測定無干擾。

表4 銅基體對測定元素的影響

2.6.2 鐵基體的干擾

在含有硫酸根的系列標準溶液中加入不同含量的鐵基體，測量分析元素。結果表明（表5），當Fe低于1g/L時鐵基體對測定無干擾。

表5 鐵基體對測定元素的影響

2.6.3 鈉基體的干擾

在含有硫酸根的系列標準溶液中加入不同含量的鈉基體，測量分析元素。結果表明（表6），當Na低于1g/L時鈉基體對待測元素無干擾。

表6 鈉基體對測定元素的影響

2.6.4 鐵銅混合基體的干擾

在含有硫酸根的系列標準溶液中加入不同含量的銅鐵基體，測量分析元素。結果表明（表7），當Cu低于1g/L和Fe低于1g/L時銅鐵基體對待測元素無干擾。

表7 銅鐵基體對測定元素的影響

綜合上述的基體干擾，主要是由于基體濃度高時，增大了進樣壓力，亦影響到硫酸根的霧化效率。且硫酸根濃度越低，其霧化效率對結果的影響越大，從而造成測定結果偏低。此外，實際水樣中可能存在的元素（鉀、鈣、鎂、鋁、砷、硅、鉛、鋅）對被測元素的測定干擾情況進行了考察。結果表明，在允許誤差范圍內（以回收率高于90%計），測量100.00μg/mL硫酸根的系列標準溶液時，500.0μg/mL其他共存元素測定結果不干擾測定。

2.7 試樣分析

2.7.1 方法重復性實驗分析

隨機選取4個黃金工業廢水樣品，按試樣分析方法分別測定7次，得到7個測定值，計算其平均值及相對標準偏差。結果表明RSD均小于3%（表8）。

表8 精密度

2.7.2 方法加標回收實驗

隨機選取5#、6#黃金工業廢水樣品，采用實驗方法進行加標回收實驗。結果表明，該方法加標回收率達99%～101%（表9）。

表9 加標回收

2.7.3 方法比對試驗

隨機選取5個黃金工業廢水樣品，采用實驗方法與《水質硫酸鹽的測定重量法》（GB 11899—1989）進行實驗比對。結果表明，該實驗方法與國標重量法的結果一致（表10）。

表10 不同方法結果比對

3 結論

本文建立了使用電感耦合等離子體原子發射光譜法測定黃金工業廢水中硫酸根含量的方法，實驗采用鹽酸作為樣品介質，ICP－AES法測定黃金工業廢水中硫酸根含量，方法操作簡單、流程短、干擾少。通過比對實驗、加標實驗，證明了該方法具有較好的準確度，能夠滿足黃金工業廢水中硫酸根含量的測定要求，具有一定的推廣價值。