廢水中Cd（II）離子含量的監測方法探測

摘 要：隨著科學技術、工業產業的發展，人們在生活、生產中高頻率地使用高科技產品時，也造成了許多重金屬污染。本文通過對Cd（II）離子的特征進行分析，比較了各種廢水中Cd（II）離子的監測、清除等方法，探討了這些方法在實際的生產生活中的應用，從而達到持續有效地循環利用水、減少環境污染、保護身體健康、保護環境的目標。

關鍵詞：Cd（II）離子；廢水處理；環境保護；脈沖伏安法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.002

1 前言

隨著工業產業規模的擴大、科學技術的快速發展，我國的高科技產品中重金屬的運用越來越頻繁，但是隨之而來的是一系列對人體、環境有害的重金屬污染，特別是廢水中的Cd（II）離子污染，給生產生活帶來了極大的危害。因此通過對廢水中的Cd（II）離子的性質、特征、附和狀態進行分析，總結傳統的廢水重金屬監測方法，結合Cd（II）離子污染的污染現狀，探討和創新監測廢水中Cd（II）離子的含量，進而確保生產生活的健康、可持續發展。

2 Cd（II）離子

2.1 Cd（II）離子的特征

Cd（鎘）是一種能夠吸收中子、存在于自然界中的優良金屬，具有燃弧小、導電性能好、抗熔焊性能強、電位高等特征，多被運用于鋅鎘電池之中，由于其硫化物的顏色鮮明，也被用于制備鎘黃顏料，而由其制成的棒條能夠在原子反應中起到減緩核子的連鎖反應速度的作用。鎘在燃燒加熱的化學反應中，其離子能夠與氧化鈉形成氧化鎘或氫氧化鎘。鎘離子較為活躍且難降解，其對人體的傷害主要表現為其通過刺激人體的呼吸道又難以被人體的消化系統、免疫系統降解，長期積存于腎臟或肝而造成腎臟或肝的損害，有時還會導致骨質軟化或骨質疏松。一般情況下，在處理含鎘的廢水時，大多數都采用離子交換法、氣浮法、中和沉淀法、堿性氯化法等方法，但是都不能徹底清除掉活躍的鎘離子及其附和的化合物。

2.2 Cd（II）離子的安全標準及污染

由于鎘離子屬于重金屬中的難以降解、活躍程度高的一種金屬，其被歐盟列為可致癌物質、高危有毒物質來監管；而美國的環境保護署則限制其排入農田、河流、湖泊之中，而飲用水中含鎘量不得超過10ppb，并嚴格限制到5ppb以下，對于空氣中和食品、藥品中的含鎘量都是嚴格控制的。

據目前的鎘污染事件的統計數據來看，隨著人們生產生活的需要，鎘離子污染的出現頻率越來越高，雖然在工業的材料選用上，大多采用環保型材料，但是鎘金屬的選用逐漸朝著化妝品、食品等領域轉移，例如2012年由加拿大環保組織出具的關于化妝品中重金屬危害的報告，國際知名化妝品品牌（如倩碧、歐萊雅的睫毛膏等）的產品中都含有鎘金屬；2013年廣州食品藥品抽檢流通中的大米及其相關米制品時發現鎘嚴重超標等等現象，這些數據和報告都表明了鎘等重金屬都在嚴重地侵害著人們的身體健康和優美的環境。

3 廢水中Cd（II）離子含量的監測方法

3.1 火焰原子吸收光度法

此種方法具有極高的靈敏度，主要是依據鎘離子對鎘元素的特征普線所產生的選擇性吸收來測定其含量的。將試樣溶液（含鎘廢水）噴入空氣乙炔火焰之中，鎘離子的化合物將會在火焰中離解成為原子蒸汽，當元素燈（銳線光源）發射的鎘離子特征在普線光輻射經過原子蒸汽層時，其將會對普線發生選擇性的吸收。一般情況下，在特定的條件中，鎘離子與特征普線的濃度將會形成正比的關系，這樣就能夠通過吸收線的吸光度來確定含鎘廢水中鎘離子的濃度了。此種方式來測定鎘離子的含量，具有準確度高、檢出限低、選擇性好、分析速度快、應用范圍廣、儀器較為簡單等優勢，但是也有對鎘離子等難熔元素、稀土元素的測量結果不滿意、不能同時進行多元素、離子分類分析的局限性，不能極大限度地解決現今鎘污染擴大的問題。

3.2 ICP-AES監測方法

此種方法是要借助二氧化錳等介質對Cd（II）離子的吸附效果來測定其在污水中的含量，主要用于金屬合金、水質、高純物質、生物試樣的分析。其對Cd（II）離子的測定主要是通過電感耦合等離子體使得含鎘廢水的樣品氣化分離出Cd（II）離子，進而進入質譜對其進行測定，同時采用定量分析、半定量分析、定性分析等方法同時進行Cd（II）離子附和物元素及其同位素的Cd（II）離子含量的測定。這種方式的檢測限比火焰原子吸收光度法更低，具有靈敏度高、線性寬、可同時測量多種金屬元素及其同位素，是衡量分析中的最先進的方法；但是對于廢水中Cd（II）離子含量的監測，由于其還具有第三介質、催化劑等物質的加入，造成結果不精準、效果不佳等問題而不能準確測定Cd（II）離子的含量。

3.3 HPLC監測方法

HPLC（高效液相色譜法）監測法是色譜法的重要分支，目前被許多學者運用于Cd（II）離子的檢測，主要是采用不同比例的混合溶劑或不同極性的同種溶劑、緩沖液等流動相，在高壓輸液系統中實現固定相色譜柱的分離檢測分析。此種方式由于絡合劑的原則范圍較窄而產生了局限性。

3.4 脈沖伏安法

此種方法是利用了Cd（II）離子的電活性等性質，采用了三電極系統來進行差分脈沖伏安法來測定、分析其含量的。其原理在于Cd（II）離子在一定的電位條件下在電極的表面能夠被還原，并通過儀器將氧化還原反應中的電流信號轉為電壓信號并記錄成電位―電流曲線，同時對其峰電位、峰電流、待測的Cd（II）離子的濃度、含量進行定量的分析。其具有線性寬、靈敏度高等優勢，但是容易受到共存離子等物質的干擾，結果不能精準。

4 結語

目前，鎘等重金屬的污染正朝著食品、藥品、水體等領域擴張的趨勢發展，對人們的身體健康、生命安全、生存環境帶來了嚴重的危害。因此，通過電感耦合等離子體、脈沖伏安法、原子吸收法等方法對廢水中的Cd（II）離子進行監測，不僅有利于污水、廢水的循環利用，減少工業用水的負擔，還能夠為人們的生存及其環境的保護豎立起一道屏障，進而促進人與環境的和諧相處。

參考文獻：

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項目名稱：遼寧省教育廳科學研究一般項目“柔性金屬-有機骨架材料的制備及其光催化性能研究”（項目編號：L2015549）

營口理工學院院級科研基金項目“非對稱羧酸構筑的MOFs材料及其染料降解性能研究”（項目編號：QNL2015511）

作者簡介：杜鵬（1986-），男，山東濟寧人，博士研究生，講師，主要從事晶態功能材料的制備及其性能研究。