等离子体发射光谱法同时测定污、废水中10种元素

等离子体发射光谱法同时测定污、废水中10种元素作者梁伟臻(国家城市排水监测网·广州市城市排水监测站，广东广州510655)摘要：探索使用高频电感等离子体发射光谱仪同时检测污、废水中Cu、Fe、Mn、Pb等10种微量金属元素的方法。本法的最低检出限能满足污、废水检测要求，并具有较好的稳定性，10种元素的RSD均小于5%，回收率在93.5~101%之间。本文对快速、准确地测定污水中的微量元素具有重要意义。关键词：ICP-AES；污水；废水；微量元素DeterminationofTenTraceElementsinWastewaterbyICP-AESChenLingyun(NationalMonitoringNetofMunicipalDrainage·GuangzhouMunicipalDrainageMonitoringCenter,Guangzhou510655)Abstract:Inthispaper,amethodofdeterminingtentraceelements(includingCu、Fe、Mn、Pbect.)inwastewaterbyICP-AESwasstudied.Thedetectionlimitsofthismethodaresuitabletodetectwastewater.Meantime,thismethodisgoodatreproducibility.TheRSDoftenelementsarelessthan5%.Therecoveryratesarebetween93.5and101%.Itissignificanttoevaluatetraceelementsinwastewaterrapidlyandaccurately.Keywords:ICP-AES;Sewage;Wastewater;Traceelements前言随着城市建设和现代工业生产的迅猛发展，工业废水和生活污水的排放量逐年增大，严重污染了自然环境，尤其是重金属的污染更直接或间接地危害着人们的健康。因此，如何对工业废水中的重金属元素进行及时、准确的监测和控制，就显得日益重要。电感耦合等离子体原子发射光谱仪具有速度快，检测限低，灵敏度高，线形范围宽，能同时测定多种元素等优点，越来越多地被应用于矿业、制药、生物等行业的微量元素的检测。本文探讨了ICP-AES法同时测定废水中多种元素的可行性和准确性。1实验部分1.1仪器与试剂1.1.1仪器：OPTIMA-4300全谱直读等离子体发射光谱仪。中阶梯光栅，分段CCD检测器，具有水平和垂直两种观测方式。其优化工作条件见表1。所有玻璃器皿均用硝酸溶液（1+1）浸泡24小时后，用重蒸水冲洗，干燥备用。表1ICP—AES工作条件自动积分时间（S）1~10高频发生器功率（W）1300冷却气流量（L/min）15辅助气流量（L/min）0.2载气流量（L/min）0.80观测方式轴向或径向1.1.2试剂：硝酸（HNO3）ρ=1.42g/ml优级纯标准贮备溶液1000mg/L国家标准试样中心监制标准样品国家标准物质中心监制氩气：钢瓶气，纯度99.999%1.2实验步骤1.2.1样品制备用聚乙烯瓶采集样品，采集后立即加浓硝酸酸化至pH小于2。1.2.2消解取一定体积的均匀样品，加入硝酸落干毫升（视取样体积而定，通常每100ml样品加5.0ml硝酸），置于电热板上加热消解，确保溶液不沸腾，缓慢加热至近干（注意：防止把溶液蒸至干涸）取下冷却，反复进行这一过程，直至试样溶液颜色变浅或稳定不变，冷却后再加少量双蒸水，置电热板上缓慢加热使残渣溶解，最后用稀硝酸定容。使溶液保持5%（V/V）的硝酸酸度。1.2.3空白实验取与样品相同体积的水按上述手续操作，制备试剂空白溶液。1.2.4测定步骤在选定分析元素波长后，分别把标准空白和标准溶液吸入等离子体的高频炬管中，采用两点法制作校准曲线，曲线r0.9999,完成后即可进行样品测定。2.实验结果与讨论2.1分析线的选择与测定下限分析线的选择：根据ICP—AES半定量分析结果，从中挑选那些灵敏度高，干扰少，背景等效浓度（BEC）低的发射谱线作为分析线。空白试液经12次测定，根据IUPAC的CL=3Sb/S定义计算出检出限和检出下限，结果见表2。表2分析元素的检出限和检出下限元素分析线（nm）标准曲线相关系数检出限μg/L检出下限μg/LFe239.60.9999574.1120.6Zn206.20.99990314.271.0Cu324.70.9999611.015.05Mn257.60.9999970.4522.26Pd220.40.99991319.396.5Cd228.81.0000003.4617.3As189.00.99999490.0450.0Ca422.70.99997711.055.0Cr267.70.9999762.0410.2Al396.20.99999110.251.02.2方法的精密度和相对标准偏差取广州某工厂的工业废水平均分成6份进行平行试验，统计所得得平均值，标准偏差和相对标准偏差。结果从表3可见相对标准偏差可控制在5%以下。表3实际样品的标准差和相对标准偏差项目样品测得量mg/LSDRSD（%）Fe0.9980.00290.30Zn0.7600.00380.49Cu0.9430.01351.43Mn0.7600.00310.41Pd0.0450.00143.11Cd0.0130.00053.84As0.0260.00072.69Ca18.420.09250.50Cr0.0370.00123.24Al4.200.00640.152.3基体效应由于自然界的水体中存在着较多的钙、钠、磷等元素，对所测元素产生一定的集体效应。基体的抑制作用一方面表现在增大了分析溶液的粘度，降低了传输速度，从而降低了分析信号；另一方面可能是阻挡效应的结果，降低了激发几率，这些干扰因素是同时进行的。为消除这类干扰，第一，标准和样品溶液需进行基体匹配，然后再进行样品分析。第二，利用软件自身扣背景功能降低受干扰的程度。第三，就是对样品进行加标回收。2.4加标回收试验在最佳实验条件下，采用国家标准物质中心的基准标样配制标准校正溶液，以广州东濠涌的河涌水为代表作加标回收率试验。结果从表4可见加标回收率加标回收率在93.5~101%之间，效果良好。表4样品的加标回收率样品测定结果FeZnCuMnPbCdAsCr加入量（mg）0.2000.2000.2000.2000.2000.2000.2000.200测得量（mg）0.1990.1960.2020.2010.1870.1880.1970.189回收率（%）99.598.010110093.594.098.594.53.小结本文所采用的ICP-AES法测污、废水中的微量金属元素具有快速、准确、测定误差小等优点，其相对标准偏差可和加标回收率都能取得满意的效果，更重要的是该方法能同时测定多种重金属元素，为及时、有效地进行环境监测与管理提供了有力的技术保障。参考文献[1]MAXFIELD,R.&B.MINDAK,EPAMethodStudy27,Method200.7(TraceMetalsbyICP).EPA-600/S4-85/05，USA：NationalTechnicalInformationServ.,Springfield,Va，1985[2]何以侃董慧茹，分析化学手册（第二版）第三分册·光谱分析，北京：化学工业出版社，1998