随着工业现代化的快速发展,带来经济效益的同时,产生的“三废”也危害着人类的生态环境。工业废水中不仅含有苯类有机物,也含有铅、镉、铬、镍和砷等重金属离子,严重危害着人类的生命健康。因此,工业废水需要经过严格的检测达到国家规定标准才能进行排放。目前,常用的工业废水中重金属离子检测方法有比色法和原子吸收法,但这两种方法检测离子单一、步骤繁琐,检测较多离子时耗时较长,因此较为迅捷、方便的电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法测定工业废水重金属离子是目前较为常用的检测方法。沙德仁等[1]测定工业废水中32种有害元素,测试结果表明:ICP-OES法检出限低,线性关系较好,精度高。庄艾春等[2]使用电感耦合等离子体发射光谱法测定工业污泥中铜、镍、锌和铬等9种,并通过不同湿法分解方式,将污泥中待测元素快速、有效地转化为金属离子,实验结果表明,该测试方法简便、准确和快速,适用于工业污泥中含量小于10%的重金属元素测定。国家在制定环境测试标准(HJ776-2015)[3]也将测试方法修正为ICP-OES。
本文采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定工业废水中有害元素铬和镍,通过建立相应的测试方法,进行了干扰试验,考察了测试方法的精确度及检出限,并对工业废水中铬和镍元素含量进行测定。
1.实验
(1)主要试剂及仪器设备
实验过程中用到硝酸为优级纯,高氯酸优级纯,测试过程中的水均为去离子水,氩气为高纯(99.999%)。XCCC-13A-500重金属混合标准液(24种混标)浓度1000mg/L,Ni、Cr单个元素的标准液1000mg/L。
电感耦合等离子体发射光谱为Agilent5110ICP-OES,配备有AgilentICPExpert仪器软件。
(2)测试方法
ICP-OES仪器参数设置如下表1。
XCCC-13A-500重金属混合标准液(24种混标)按照0mg/L,5mg/L,50mg/L,200mg/L,500mg/L用硝酸(1+99)进行配置。
工业废水测定:用移液管准确移取20mL废水至100mL锥形瓶中,加入2mL浓硝酸后放置电加热板上热解至冒浓白烟,然后将锥形瓶取下放置室温,加入1mL硝酸(1+1)和适量的水,将溶液转至10mL容量瓶中进行定容,充分摇匀后进行测定。
2.结果与讨论
(1)仪器条件选择
等离子强度与发射功率成正比,其关系如图1所示。较大的功率会使背景辐射增强,信背比下降,检出限升高,因此,选择射频发射功率为1.20kW[4]。
雾化气流量影响待测元素的检出限,通过雾化气流量参数优化实验,确定雾化气流量为1.0L/min。
分别对待测元素选择4条灵敏线,用标准样品溶液进行扫描,选取谱线明显作为分析线,通过实验选取Cr为358.145nm,Ni为230.892nm为分析线。
元素干扰实验是在通过仪器软件扣除其背景时,向元素的标准液加入铁元素进行元素间的干扰实验。移取一定量的镍于50mL容量瓶中,根据实际样品共存元素含量加入进行干扰实验,其结果如表2,由表2可以看出元素干扰对测定结果影响不大。
(2)标准曲线
准确移取一定量的标准溶液,用硝酸(1+99)配置一系类0mg/L,5mg/L,50mg/L,200mg/L,500mg/L浓度的溶液进行测定,待测定结束后进行标准曲线的绘制。由于实验只测定废水中铬、镍元素含量,因此其它元素不再一一列出。检出限是通过对空白溶液同时测定11次,然后取元素浓度标准偏差的3倍,作为测试方法的检出限大小。铬、镍元素的标准曲线如表3,从表3可得,该标准曲线的线性关系较好,其R2为0.9998～1.0000,检出限(0.002～0.008)较低灵敏度较高,而RSD<5%表明该测试方法准确度较高。
(3)样品测定
通过对工业废水进行取样、消解和稀释等测定前预处理工作,然后再选定分析线进行测定,并对待测样品平行测试10次,并在其中的5次中加入一定量的标准物。测定结果如表4,由表4可知,工业废水测定的加标回收96.3%～103.2%,RSD(0.53%～2.51%)小于5%,测定结果符合规定要求。
3.结论
通过对ICP-OES测试方法的建立,并考察了测试方法的线性关系及其检出限。从测试数据看,标准曲线的线性关系较好,其R2为0.9998～1.0000,检出限(0.002～0.008)较低灵敏度较高,而RSD<5%表明该测试方法准确度较高;对工业废水测定时,加标回收率96.3%～103.2%,RSD为0.53%～ 2.51%小于5%,测试符合要求。
摘要：本文采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定工业废水中铬、镍含量,建立了相应的测试方法,并考察了测试方法的精确度及其检出限。实验结果表明,测试方法的建立的标准曲线线性关系较好,R2为0.9998～1.0000,检出限较低(0.002～0.008)灵敏度高,准确度高(RSD<5%);测定工业废水中铬含量为1.821mg,镍含量为2.564mg,加标回收率96.3%～103.2%,RSD为0.53%～2.51%,测试方法及其测定结果符合要求。
关键词：工业废水,ICP-OES,铬,重金属离子
参考文献
[1] 沙德仁.电感耦合等离子体发射光谱法测定工业废水中32种元素[C].中国仪器仪表学会.2016年中国环境与安全监测技术研讨会—第27届MICONEX2016科学仪器惠及民生系列分会场论文集.中国仪器仪表学会:现代科学仪器编辑部,2016:106-109+114.
[2] 周明乐.用内标电感耦合等离子体发射光谱法测定工业废水中的重金属[J].国外医学(卫生学分册),1992(04):250.
[3] HJ776-2015《水质32种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法》(S).
[4] 鲁丹,阮毅.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定工业废水中铅、镉、铬和砷[J].理化检验(化学分册),2007(12):1022-1023.