电感耦合等离子体质谱法测定电镀废水中的8种重金属

王 宁 ，钱勤 ，曹莉君 ，倪张林 ，汤富彬

（1.浙江达申环保科技有限公司，杭州 311400；2.中国林科院亚热带林业研究所，311418）

电镀是利用电化学方法对金属和非金属表面进行装饰，保护及获得某些新的性能的一种工艺过程，电镀技术广泛应用于机器制造、轻工、电子等行业。电镀废水主要的来源是在电镀生产过程中的镀件清洗用水、镀件过滤用水、废镀液以及由于操作不当或管理不善引起的"跑、冒、滴、漏"。电镀废水的成分非常复杂，除含氰(CN-)废水和酸碱废水外，重金属废水是电镀业潜在危害性极大的废水类别[1，2]。近几年，随着科技和社会快速发展，电镀工业的规模越来越大，重金属废水排放量也越来越多，对其废水中重金属进行日常监测的力度也不断加大，目前，针对电镀废水的检测手段主要有原子吸收分光光度法[3]，原子荧光分光光度法[4]，比色法[5]等，但是这几种技术一次只能测定一种元素，针对电镀废水中多种重金属成分的测定，较为费时费力。近几年随着仪器技术的发展，电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）广泛的应用于不同领域中多元素的测定，但针对电镀废水的重金属测定未见应用。本文探讨了应用电感耦合等离子体质谱技术（ICP-MS）测定电镀废水中8种重金属（Pb，Cd，Cr，As,Hg,Cu，Zn，Ni）含量，以期为电镀行业废水中重金属含量的测定提供参考。

1 实验部分

1.1 仪器

NexIon 300D ICP-MS（美国 PerkinElmer公司）；陶瓷电热板（德国IKA公司）；玻璃器皿用30%硝酸浸泡24 h，再用超纯水冲洗3次以上，晾干备用。

1.2 试剂和材料

硝酸（优级纯)，德国CNW公司；过氧化氢（BVIII)，北京化学试剂厂；铅、镉、铬、砷、汞、镍、铜、锌单元素标准溶液由国家标准物质物中心处购得；质谱调谐液，PerkinElmer公司。

1.3 电镀废水取样及处理

分别对本地2家电镀企业的电镀废水进行了取样，取样分为废水处理前及废水处理后，样品保存在事先用2%的硝酸清洗过的聚乙烯桶中，采取电镀废水样品要当日处理完毕：取摇匀后的电镀废水样品2 mL于50 mL锥形瓶中，加入3 mL浓硝酸，加盖漏斗，置于电热板上加热，微沸消解10 min，冷却后定容至50 mL容量瓶，同时做样品空白和加标实验。废水处理前的样品在上机测试前，稀释50倍，废水处理后的样品定容后直接上机测试。

1.4 优化的ICP-MS工作条件

等离子体点炬稳定后使用1 ng/L的标准调试溶液优化仪器参数，仪器的工作条件如表1所示。

表1 ICP-MS工作参数

1.5 待测元素同位素、内标的选择和标准曲线的配制

ICP-MS的动态线性范围很宽，可高达9个数量级，根据电镀废水的特点配制各元素的工作曲线，用贮备液浓度为1000 mg/L用2%的硝酸逐级稀释为1.00 mg/L的储备液，然后配制线性系列。详见表2。

表2 待测元素的质量数、内标元素及标准曲线

1.6 相关系数、检出限(LOD)、定量限(LOQ)

根据国际理论和化学联合会 (IUPAC)的规定，以空白测定不少于10次所得的值乘3倍便得各元素的仪器检出限。本方法是用2%HNO3空白溶液连续测定10次，取3倍标准偏差对应的浓度为各元素的检出限 (LOD)，10倍标准偏差对应的浓度为各元素的定量限(LOQ)，同时对上机溶液进行短期（2 min）和长期的稳定性(20 min),测试所得结果见表3（其中LOD和LOQ数据取一位有效数字）。各元素检出限低，满足于电镀废水微量及痕量元素的检测分析，并且采用10倍LOQ配置的标准溶液的在分析过程中的短期和长期的稳定性都较好。

表3 方法检出限、定量限以及方法精密度（n=6）

1.7 实际样品测定、加标回收实验以及方法精密度实验

采用制定的方法对处理前后的含锌废水和含铬废水进行测定，测定结果和加标回收结果见表4和表5，由表可知：8种重金属元素的加标回收率在 84.2%～109%之间，加标回收结果满意，方法准确度较高，8种重金属元素精密度 （RSD）在0.9%～4.8%之间。

表4 含锌电镀废水测定及加标回收结果（n=6）

表5 含锌电镀废水测定及加标回收结果（n=6）

2 结果与讨论

ICP-MS法的主要干扰来自于物理干扰、基体干扰和质谱干扰。物理干扰主要是由于样品溶液粘度大和盐分含量高而影响溶液的提升量，电镀废水通过消解定容后不存在粘度大的问题，另外这两者的盐分含量也不高，所以物理干扰可忽略不计。基体干扰主要表现在样品基体检测过程中对检测元素信号产生抑制或增强效应，产生短期或长期漂移，本实验中电镀废水结果消解稀释后，基体干扰可忽略不计。

质谱干扰主要是同质异位素重叠和多原子粒子的干扰，由于试验样品中除了待测元素外，还存在其它元素如 Cl，Cl元素与 Ar结合生成的ArC1，会严重干扰74.92As,而 ArN、ClO 与51.94Cr的质量数十分接近，也会严重干扰51.94Cr的准确定量，所以采用能量甄别模式（KED）来消除干扰。

3 结论

采用ICP-MS技术可对不同类型的电镀废水中多种重金属进行同时测定，该方法与传统方法相比，效率更高，同时灵敏度要优于传统方法，达到省时、准确的目的。

[1]罗斌.离子交换法用于回收电镀废水中六价铬的研究[D].西安建筑工业大学，2010.

[2]郭勇.电镀废水镍、铬的分析及处理方法的研究[D].天律大学，2007.

[3]林文杰,李光为,林志丰.电镀废水农业灌溉区重金属污染特征[J].广东农业科学,2009,(11).

[4]刘杰,钟雪梅,梁延鹏,等.电镀废水污染水稻田土壤中重金属的形态分析[J].农业环境科学学报,2006,25(2).

[5]何志坚,张思林,王素珍,等.电镀废水污染区土壤重金属含量的测定及污染状况评价[J].农业环境与发展,2010,27(5).

[6]关明添.浅析电镀废水中重金属含量的测定方法[J].中国高新技术企业,2012,(15).