兩種消解體系處理測定廢水中鎘的比對

劉 暢

(遼寧省環境監測實驗中心，遼寧 沈陽 110161)

兩種消解體系處理測定廢水中鎘的比對

劉 暢

(遼寧省環境監測實驗中心，遼寧 沈陽 110161)

石墨爐原子吸收法在測定重金屬方面由于其檢出限低、靈敏度好等優點被廣泛使用，而其前處理是影響測定結果的關鍵環節。本實驗選擇選礦廠、電廠、石化公司和電子管廠產生的4種廢水水體為樣本，分別用電熱板消解法(硝酸-高氯酸消解體系）和微波消解法（硝酸-過氧化氫消解體系）進行前處理，用石墨爐原子吸收法對處理后的8種樣本中的鎘元素進行測定。測定結果顯示，電熱板消解法的加標回收率更高，精密度更低。建議在用石墨爐原子吸收法測定廢水中鎘時采用電熱板消解法為前處理方法。

石墨爐；消解體系；廢水；鎘

近年來，重金屬污染帶來的安全問題倍受人們的關注，重金屬鎘等不易分解，一旦進入人體，很難排出且容易富集，對人體健康造成極大的危害。因此，監測廢水中的重金屬鎘的含量，對控制重金屬污染，保障人體身體健康顯得極為重要。石墨爐原子吸收法檢測樣品中的鎘，準確度、精密度均能滿足環境監測要求[1]，且石墨爐原子吸收法不產生有害物質，對于大批次樣品的測定有較高效率[2]。用石墨爐法可以采用程序升溫直接分析固體樣品，但許多樣品需經過前處理才能測定。不同的樣品有不同的前處理方法，同一樣品也有多種前處理方法，選擇不同方法的依據就是方便快捷的同時，又要盡量減少樣品的用量，減少有效成分的流失。樣品處理是原子吸收光譜法測定的關鍵步驟之一，尋找簡便有效的樣品處理技術，一直是分析工作者的研究的重要課題[3]。

1 兩種消解體系

1.1 硝酸-高氯酸體系

取50.0mL適量水樣于150.0mL聚四氟乙烯消解杯中，加入5.0mL濃HNO3，在可控溫電熱板上加熱消解，蓋上表面皿，保持溶液溫度95±5℃，不沸騰加熱回流30min，移去表面皿，保持微沸蒸發至溶液為5.0mL左右時停止加熱。

待上述溶液冷卻后，緩慢加入1.0mL高氯酸，加熱保持微沸，直到溶液不再產生濃烈的白煙，此時溶液體積為黃豆粒大小。

溶液冷卻后，用適量實驗用水淋洗消解杯內壁至少3次，轉移至50.0 mL容量瓶中定容，待測。

1.2 硝酸-過氧化氫體系

消解酸體系及酸用量參照《水質 金屬總量的消解 硝酸消解法》（HJ677-2013）。具體操作方法如下：量取50.0 mL混合均勻的水樣于150.0 mL燒杯或錐形瓶中，加入5mL濃硝酸，置于溫控加熱設備上，蓋上表面皿或小漏斗，保持溶液溫度95±5℃，不沸騰加熱回流 30 min，移去表面皿，蒸發至溶液為5.0 mL左右時停止加熱。待冷卻后，再加入5.0 mL濃硝酸，蓋上表面皿，繼續加熱回流。如果有棕色的煙生成，重復這一步驟（每次加入5.0 mL濃硝酸），直到不再有棕色的煙產生，將溶液蒸發至5.0 mL左右。

待上述溶液冷卻后，緩慢加入3.0 mL過氧化氫，繼續蓋上表面皿，并保持溶液溫度95±5℃，加熱至不再有大量氣泡產生，待溶液冷卻，繼續加入過氧化氫，每次為1.0 mL，直至只有細微氣泡或大致外觀不發生變化，移去表面皿，繼續加熱，直到溶液體積蒸發至約5.0 mL。

溶液冷卻后，用適量實驗用水淋洗內壁至少3次，轉移至50.0 mL容量瓶中定容，待測。

空白實驗：用實驗用水代替試樣按上述步驟與樣品同步進行消解[4]。

2 實驗內容

2.1 實驗儀器

原子吸收分光光度計：ZEEnit 700 （德國耶拿）；石墨管：平臺涂層石墨管。

2.2 主要試劑

硝酸：優級純；

高氯酸：優級純；

實驗用水：超純水。

2.3 實驗條件

表1 鎘元素測定儀器工作條件

2.4 樣品的選擇

本實驗選擇選礦廠、電廠、石化廠和電子管廠的廢水作為樣品，分別采用硝酸-高氯酸體系和硝酸-過氧化氫2種體系消解樣品。并分別測定這4類樣品的含量、標準偏差及加標回收率。

3 結果

3.1 硝酸-高氯酸體系

表2 硝酸-高氯酸體系組測定結果

表2結果顯示，應用硝酸-高氯酸體系（電熱板消解法）進行前處理消解的樣品，加標回收率在103.1%～106.6%之間，精密度在4.79%～7.05%之間。

3.2 硝酸-過氧化氫體系

表3 硝酸-過氧化氫體系組測定結果

表3結果顯示，采取硝酸-過氧化氫消解體系（微波消解法）進行前處理消解的樣品，加標回收率在39.7%～99.8%之間，精密度在3.13%～6.39%之間。

4 分析與結論

4.1 結果分析

2種前處理方法的測定結果對比顯示，2種方法的加標回收率和精密度相差很大，用電熱板消解法（硝酸-高氯酸消解體系）干擾少，精密度和準確度均能滿足監測要求，這與鄧榮和陳宗保等人的觀點一致[5-6]。而用微波消解法（硝酸-過氧化氫消解體系）前處理的結果較差，分析可能有以下幾方面原因：

微波消解法消解體系中H2O2的氧化性與介質的酸性相關，難以完全分解有機物，而電熱板消解法消解體系中的高氯酸氧化性強，對有機物等雜質的分解效果好。除少數金屬外，大部分的高氯酸鹽類很穩定，易溶于水，高氯酸本身易于蒸發除去。2種酸在對有機質的分解上，高氯酸更為快速有效[7]。

微波消解法在前處理時不能觀察樣品的分解過程，也就無法判斷樣品消解的進程、進度。并且在對基體復雜樣品進行處理后，微波消解管的管壁上會有有機物分解后的碳殘留，難以去除，對本次甚至以后的消解會產生影響。

H2O2較不穩定，在微波消解過程中由于壓力變化分解產生大量氧氣，即使冷卻后消解罐內壓遠大于外界氣壓，容易發生噴濺，待測元素損失較大。

石墨管能承受的酸性強度有限，因此測定時樣品酸含量一般保持在1%左右，但標準要求微波消解后需加熱趕酸至1.0 mL，導致樣品溶液酸含量遠高于1%，此時測定會對石墨管造成很大損傷。

微波消解后一般要趕酸，使用的器皿數量多于電熱板消解法，容易引入污染，影響測量結果。

4.2 結論

石墨爐原子吸收法測定廢水中鎘時，建議選擇以硝酸-高氯酸為體系的電熱板消解法或經微波消解，趕酸階段加入高氯酸進一步消解為前處理方法，但要注意在趕酸時，要待不再產生白煙后停止，以免剩余的高氯酸對石墨管產生影響。

[1]程培青，冷家峰，李棟，等.石墨爐原子吸收光譜法測定蔬菜中鉛、鎘的含量[J].化學分析計量.2004，13(2)：3-4.

[2]李存圣，趙汝麗. ADPC-MIBK萃取火焰吸收法測定地表水中鎘、鉛、銅的對比研究[J].上饒師范學院學報科學導刊.2016，35(1)：93-97.

[3]劉力剛.原子吸收分光光度法樣品前處理方法歸納[J].環境研究與監測. 2012，25(2)：56-58.

[4]HJ 678-2013，水質 金屬總量的消解 微波消解法[S].

[5]鄧榮. 火焰原子吸收法測定廢水中的鈷[J]. 北方環境.2013，29(1)：157-158.

[6]陳宗保，蔡恩欽，劉林海. 石墨爐原子吸收法測定廢水中多種痕量金屬[J]. 上饒師范學院學報.2009，29(6)：63-65.

[7]中國環境監測總站. 分析測試技術[M]. 北京：中國環境出版社，2013：20-29.

X703

A

10.11974/nyyjs.20161232002

劉暢（1988-），男，吉林白城人，學士，主要研究方向為環境監測實驗分析。

國家水體污染控制與治理科技重大專項基金資助（項目編號：2012ZX07505-003）