基于化學分析法的工業產出危廢品檢測技術研究

張金桂，倪敬禹，王金玉

(山東郯創環保科技發展有限公司，山東 臨沂 276100)

隨著我國工業化進程的持續推進以及工業化水平的不斷提升，工業生產過程中產生與排放的危廢品數量與規模也迅速增加。如何快速檢測危廢品中超標物質，進而制定有效的危廢品處置措施對于生態環境保護與人類健康生存環境的創建都具有重要意義[1-3]。因此，有必要對工業產出的危廢品進行分析、檢測，進而指導工業生產工藝，制定合適的危廢品處置措施，降低危廢品危害度，甚至將危廢品變廢為寶[4]。基于危廢品中超標物質的化學檢測方法，國內外學者已有較多研究，并取得了一定的研究成果。例如，孟慶華[5-6]等將工業產生的危廢品、廢液分為金屬和非金屬化合物兩類，進而利用化學檢測技術分別開展檢測研究；紀曉嵐[7]將化學檢測方法應用到食品安全檢測領域，實現了食品安全的高效檢測；薛秀園等[8]利用化學發光檢測方法，從化學發光檢測方法的原理、優勢等角度分析了化學分析法在環境監測領域的應用實例；劉愛平[9]將化學分析法應用在醫學領域，實現了化學分析法定性檢測尿液中紅細胞和白細胞，并與鏡檢法作對比分析，提出了化學分析法在尿檢領域的不足并給出了改進措施；等等。國內外學者針對化學分析法的應用研究已取得一定成果，但目前應用在工業上產出的危廢品檢測領域的總結較少。本文通過具體分析化學分析法中的發光分析法、熒光分析法、離子色譜法、質譜法等檢測方法的原理，詳細闡述了不同化學檢測方法的優勢與不足，進而確定應用場景和制定不同危廢品超標物質的檢測處置方法，可為危廢品的化學分析方法的研究應用提供技術參考。

1 化學分析法的原理

目前，國內危廢品化學分析法的檢測技術主要有發光分析法、熒光分析法、離子色譜法、質譜法等等。不同分析方法的原理不同，且各具優勢。

1.1 化學發光法

化學發光(ChemiLuminescence，簡稱為 CL)法的基本原理是利用待測危廢品中各種物質的濃度和發光強度之間的線性關系，因此可通過利用儀器檢測危廢品中的物質的發光強度，進而確定待測危廢品中定量物質的含量。化學發光法在痕量金屬離子、各類無機化合物、有機化合物分析及生物等領域都有廣泛的應用。化學發光分析法主要分為三類：普通化學發光分析法、生物化學發光分析法、電致化學發光分析法。同理，根據測定方法的不同又分為直接測定、偶合反應測定、時間分辨測定、固氣液相測定等分析方法。其檢測原理如圖1所示。

圖1 化學發光法檢測原理

1.2 熒光分析法

熒光分析法是由化學發光法進一步發展而來，其檢測原理基本與化學發光法相同。熒光分析檢測方法又可以細分為同步熒光分析法、三維熒光光譜分析法、時間分辨熒光分析法、導數熒光分析方法四類。熒光分析法的檢測儀器主要有熒光分析燈、熒光光度計和熒光分光光度計三種。工作中用到熒光分析法時，通常需要添加熒光試劑，從而實現對不發熒光的無機物與有機物進行定量分析與檢測。熒光分析檢測方法在有機物及混合物的檢測應用中較為廣泛。熒光分析法的檢測過程如圖2所示。

圖2 熒光分析法的檢測過程圖

1.3 離子色譜法

離子色譜法(IC)主要通過對待檢危廢品中共存的多種陰離子、陽離子進行的分離、定性和定量，進而實現危廢品中不同物質含量的檢測。離子色譜法在檢測有機陰離子、金屬離子、重金屬、稀土離子和有機酸，以及胺和銨鹽等方面具有較好的檢測結果。離子色譜法檢測分析過程中主要的儀器為分離柱、抑制柱、檢測器，其中檢測器又分為通用型和專用型。其典型的工作原理如圖3所示。

圖3 離子色譜法檢測原理圖

1.4 質譜法

質譜法(Mass Spectrometry,MS)，主要利用帶電離子在電磁場中的運動原理，通過將待檢危廢品中的離子進行質荷比分離，進而測出離子準確質量，從而推斷出待檢危廢品中的化合物組成，最后再進行定量檢測。質譜法在純物質定量分析領域檢測最準確，主要包括相對分子質量測定、化學式的確定及結構鑒定等。質譜法檢測中用到的儀器種類較多，主要分為無機質譜儀和有機質譜儀，其中有機質譜儀又包括單聚焦、雙聚焦和四極矩質譜儀。目前普遍用到的質譜法主要以質譜儀與氣相色譜儀、計算機聯合使用。質譜法的解析過程如圖4所示。

圖4 質譜法的樣品檢測分析過程圖

2 不同化學分析法的對比分析

化學發光法、熒光分析法、離子色譜法和質譜法是常用的樣品檢測方法，每種方法均有各自的優勢與不足，應用的方向和領域也有一定區別。雖然不同的化學分析法都有自己獨立的分析和實驗體系，但每種方法之間又相互聯系，互相補充。

化學發光法應用領域廣泛，檢測的靈敏度、準確度都較高，實驗流程簡單、操作簡便，但每次只能檢測單一物質，工作效率較低。熒光分析法是在化學發光法的基礎上演變而來，主要優勢在于可進行多重檢測，并實現了精準定量，檢測的準確度、穩定性、靈敏度均較高，選擇性強和使用簡便；相對于質譜法、光譜法，熒光分析法的應用得更加廣泛；熒光分析法的儀器設備較簡單，造價更加便宜。離子色譜法操作簡單，分離效率高、分析速度快，可實現幾十種甚至上百種類似化合物的檢測與分析，并且該方法檢測靈敏度、檢測精度均較高，但是該方法的定性能力較差；在日常檢測工作中可與其他具有定性分析能力的分析技術共同檢測，以提高數據的可靠度。質譜法具有高特異性、高靈敏度，該方法基本實現了化學檢測工作者追求的低功耗、高靈敏度、實時、在線、非破壞、高通量的檢測目標，為復雜樣品的快速分析檢測提供技術保障。

3 應用實例

化學發光法主要應用在金屬、化合物分析及生物領域。目前該檢測技術應用最為廣泛，如在環境監測、醫學研究、病毒檢測、石油工業成分檢測等領域均有應用。后期，危廢品的成本檢測也將進一步推廣應用。

熒光分析法在有機物及混合物的危廢品檢測中應用廣泛。在現有的報道中，熒光分析法應用于食品安全檢測、醫學研究、土壤物質檢測等領域。其中，有機物的熒光分析可測定的有機物達數百種，如酶、農藥、毒藥、氨基酸、蛋白質等有機物的檢測分析。無機元素的熒光分析檢測，通常采用有機試劑作為熒光試劑進行無機物的定量檢測，采用間接分析法可測定的無機元素達六十多種。

離子色譜法應用也較為廣泛，在水質檢測、空氣檢測、土壤檢測等領域應用較多，特別適于測定水溶液中低濃度的陰離子。例如，飲用水水質分析，高純水的離子分析，礦泉水、雨水、各種廢水和電廠水的分析，紙漿和漂白液的分析，食品分析，生物體液(尿和血等)中的離子測定，以及鋼鐵工業、環境保護等方面的應用。

質譜法的應用則分布在各行各業，特別是與色譜儀及計算機聯用的方法，已廣泛應用在有機、石油、地球、食品、植物化學、生化、藥物代謝、臨床、毒物學、農藥測定、環境保護等領域，基本可實現各類樣品的快速檢測。

雖然上述四種化學檢測方法的應用場景和應用實例較多，但在危廢品檢測領域的應用卻鮮有報道，因此綜合分析四類化學檢測方法的優勢和不足，制定合適的危廢品檢測方法，可實現危廢品的定量檢測與合理處置。

4 結語

本文系統分析了化學發光法、熒光分析法、離子色譜法、質譜法等四種應用廣泛的化學分析檢測方法的工作原理、檢測過程、分析依據等，并從工作原理、應用領域、未來發展方向等方面對比分析了四種化學分析法的優勢和不足，提出了四種檢測方法在危廢品檢測中的應用前景和實用性，進一步明確了在危廢品檢測領域可綜合利用不同檢測方法的優勢建立新的檢測方法，以彌補每種檢測方法的不足，提高檢測數據的可靠性。分析表明，化學分析法在危廢品檢測領域具有操作簡單、獲取數據準確、檢測靈敏度高等特點，可為創建新的危廢品檢測技術與方法、制定行之有效的危廢品處置方法提供技術依據。