lCP-OES同時測定選礦廢水中鋅、銅、鉛、鎘、錳、鉻、鐵、鎳、砷九種重金屬元素

李純浪，白家源，楊紹輝，顏忠國

（云南華聯鋅銦股份有限公司質檢中心，云南 文山 663701）

本文采用硝酸介質，ICP-OES測定選礦廢水水中微量金屬元素Zn、Cu、Fe、Pb、Cd、Mn、As、Cr、Ni，并對樣品測定介質及儀器參數條件進行了相應優化，該方法具有分析檢測效率高、操作簡單、準確度高、精密度好、線性范圍寬等眾多優點，用于國家環境標準樣品檢測，車間選礦廢水檢測，與原先的原子吸收法與原子熒光分析檢測方法進行了充分比對，結果可靠準確[1]。

1 實驗部分

1.1 儀器設備

安捷倫科技有限公司（Agilent Technologies）5110 ICP-OES。

1.2 分析檢測所需試劑

HNO3（優級純）、HCl（優級純）多元素混合標準溶液（Zn、Cu、Fe、Pb、Cd、Mn、As、Cr、Ni濃度均為100mg/L）。

1.3 實驗步驟

（1）水樣的預處理。對于澄清樣品采集后靜置60min，直接取25mL上清液加2mL硝酸酸化進行上機測定，渾濁樣品有些含有大量礦物質，如果采用硝酸加熱消解會把礦物質里面的重金屬元素溶解出來，導致結果偏高。因此對于渾濁樣品，采用離心的方式獲得上清液，再移取上清液25mL加2mL硝酸酸化后上機進行測定。

（2）儀器參數。氬氣供氣壓力為0.650MPa；樣品進樣泵速：80r/min；儀器清洗泵速：60r/min；樣品進樣延時：20s；進樣穩定時間：10s；積分時間：5s；RF功率：1200W；霧化器流量：0.60 L/min；觀測方式為軸向。

1.4 選礦廢水測定

ICP-OES點燃等離子體預熱30分鐘后，建立標準曲線，標準曲線線性相關系數在0.9990以上方能進行實際樣品測定，首先測定質控樣品，質控樣品在允許誤差范圍內方能進行后續操作。倘若樣品測定濃度超過標準曲線最高濃度，需要進一步稀釋再進行測定。

1.5 空白樣品測定

每測完十個樣品后需進行一次空白測定，及時判斷儀器是否存在空白偏高的現象出現。

2 實驗結果

2.1 各元素譜線選取、發射強度

分析譜線的選擇直接影響到測定結果的準確性，選擇待測元素的分析線必須考慮到共存元素干擾情況，盡量選擇沒有干擾或者干擾較少，靈敏度最高，信號強度適當的分析譜線。開始測試時每個元素選取5條不同的波長進行測定，再根據實際情況確定一條最佳的元素分析波長。

2.2 方法檢出限

檢出限是指儀器能夠檢測的元素最低濃度，根據國際純粹應用化學聯合會的計算方法，連續測定樣品空白20次，計算出各個元素的方法檢出限如下表1所示。

表1 各元素方法檢出限（mg/L）

2.3 標準樣品精密度及準確度

用于分析國家標準樣品GSB 07-3186-2014、GSB 07-3183-2014、GSB 07-3171-2014；各元素平行測定6次，取平均值作為最后測定結果，結果如下表所示，ICPOES測定各種金屬元素的準確度及精密度均滿足要求，如表2所示。

表2 國家標準樣品分析結果（mg/L）

3 實驗結果與討論

3.1 儀器使用注意事項

點燃等離子體前氬氣要吹掃儀器多色器30分鐘以上、檢查循環水機工作是否正常，檢測器溫度降至-40℃才可點擊運行使用，測試完樣品需要用5%的硝酸快速清洗5分鐘，再用蒸餾水清洗5分鐘，去除管路中殘留，再次，空白溶液、標準溶液、樣品溶液的酸度應該保持一致，去除酸效應的影響，最后，根據測試樣品的性質，定期檢查矩管和霧化器，如有需要用10%的硝酸溶液浸泡。再用蒸餾水清洗干凈，自然晾干以備下次使用。

3.2 儀器參數的優化

本文中ICP-OES是同時測定多個元素的，必須綜合考慮多個元素的最佳分析條件，本文選取的波長中既有硬線又有軟線，它們對儀器的最佳分析條件不同，必須對儀器的RF功率、霧化器流量、觀察高度這三個重要的參數進行優化，方能保證各元素分析結果的準確性。通常儀器的RF功率為1.0KW～1.4KW，霧化器流速為0.55L/min～0.90L/min，觀測高度為5mm～14mm。下面就這三個參數的優化進行詳細討論。

3.2.1 RF功率的優化

配置3mg/L的Zn、Cu、Pb、Cd、Mn、As、Cr、Ni、Fe的多元素混合標準溶液，點燃等離子體，待等離子體穩定30分鐘后，將儀器測定條件RF功率設置為1.0KW，吸取混標，當標液到達霧化器時，電擊讀譜圖按鈕，通過信號圖，依次讀取每個波長的信號強度和背景，依次將RF功率分別設置為1.1KW、1.2KW、1.3KW、1.4KW。記錄如表3所示。

表3 元素波長在不同RF功率下信背比

優先選取信背比大的RF功率，根據表3測定，本文選取的最優RF功率為1.2KW。

3.2.2 觀測高度優化

水樣中各元素含量均為微量，采用軸向視窗進行觀測，軸向觀測可以觀察到整個分析區的發射譜線，分析物的信號強度達到最大，因此觀察高度不可設置。

4 結語

本文使用ICP-OES測定選礦車間廢水中重金屬含量，并且對儀器參數條件進行了相關優化，該方法可應用于選礦廢水中多種元素的同時測定，分析檢測效率高，一次進樣，可以同時完成9種重金屬元素的分析，比起原子吸收和原子熒光每次只能對單個元素進行測定大大提高了分析效率，此方法具有檢出限低、靈敏度高、線性范圍寬、準確度高、穩定性好、操作簡單等諸多優點，已經逐漸取代原子吸收、原子熒光分析等方法。