电感耦合等离子体原子发射光谱法测定电镀污泥浸出液中的重金属

徐国津，樊颖果，赵倩

(宁波市环境监测中心，浙江宁波 315012)

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定电镀污泥浸出液中的重金属

徐国津，樊颖果，赵倩

(宁波市环境监测中心，浙江宁波 315012)

采用硫酸-硝酸溶液浸提电镀污泥中的重金属，建立电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定电镀污泥浸出液中铜、锌、镍、铬、铅、镉、钡元素的分析方法。研究了仪器的工作条件及影响检测方法的干扰因素和消除。在选定的条件下，线性相关系数均为0.999 9，检出限为0.002～0.01 mg/L，加标回收率为93.5%～106.0%，测定结果的相对标准偏差小于10%(n=6)。该方法准确快速，可用于电镀污泥浸出液中多种重金属的含量测定。

电感耦合等离子体原子发射光谱法；电镀污泥；浸出液；重金属

电镀污泥是电镀企业将电镀废水通过化学沉淀法处理后产生的含有大量重金属的污泥。电镀污泥可以通过固化/稳定化技术［1］，即投加常见的固化剂(如水泥、沥青、玻璃、水玻璃等)与污泥加以混合进行固化，使污泥内的有害物质封闭在固化体内不被浸出，避免环境污染。如果电镀污泥处理不当，任意堆放，污泥中的铜、铬、镍、铅等重金属在酸性降水的作用下，可能引起土壤、地表水和地下水的污染，危及人体健康。因此在环保领域监测电镀污泥浸出液中的重金属具有重要意义。

目前，固体废物中重金属的浸出方法有硫酸硝酸法［2］、乙酸缓冲溶液法［3］、水平振荡法［4］等，方法使用的浸提剂不同，适用范围也不同。但3种方法均可用于固体废物浸出液中重金属的含量测定。鉴于我国大部分地区酸雨的危害性，笔者采用硫酸-硝酸溶液作为浸提剂，模拟电镀污泥在不规范堆存、填埋、处置时，其中的有害组分在酸性降水的影响下，从废物中浸出而进入环境的过程［5］。固体废物浸出液中重金属测定方法文献报道最多的是原子吸收法［6］。笔者建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法测定电镀污泥浸出液中铜、锌、镍、铬、铅、镉、钡7种重金属的测定方法。与原子吸收法相比，本方法灵敏度高，分析速度快，检出限低，干扰较少，可以用于危险废物的浸出毒性鉴别和电镀污泥浸出液中重金属的含量测定［7-8］。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

电感耦合等离子体原子发射光谱仪：Agilent Technology 720型，配有Agilent Technologies SPS3自动进样器，美国Agilent 公司；

全自动翻转式振荡器：JRY-Z10型，配有2 L具旋盖和内盖的聚四氟乙烯(PTFE)瓶，湖南金蓉园仪器设备有限公司；

pH计：FiveEasy Plus型，瑞士梅特勒-托利多公司；

微孔滤膜：孔径0.45 μm；

铜、锌、镍、铬、铅、镉、钡多元素混合标准溶液：1 000 mg/L，编号为HC108238，德国MERCK公司；

硫酸：ρ=1.84 g/mL，优级纯；

硝酸：ρ=1.42 g/mL，优级纯；

氨水：10%，分析纯；

去离子水：电阻率不小于18 MΩ·cm；

氩气：纯度99.999%；

实验室所用其它试剂均为优级纯。

1.2 仪器工作条件

高频功率：1.10 kW；雾化气流量：0.75 L/min；辅助气流量：1.50 L/min；等离子气流量：15.0 L/min；分析泵速：15.0 r/min；读数时间：5.0 s；进样延时：30.0 s；各元素的分析波长见表1。

表1 各元素的分析波长

1.3 标准工作溶液的配制

将多元素混合标准溶液逐级稀释，配制成含量为0.05，0.10，0.50，1.00，2.00，2.50，5.00 mg/L系列标准使用溶液。

1.4 浸提剂的配制

将质量比为2∶1的浓硫酸和浓硝酸混合液加入水中，用pH计测定，以10%的氨水调节pH值为3.20。此浸提剂近似模拟酸雨，用于测定电镀污泥在酸雨的影响下，浸出液中铜、锌、镍、铬、铅、镉、钡等重金属的含量。

1.5 样品前处理

将采集的两家电镀厂的电镀污泥自然风干，充分混匀、研磨后，过9.5 mm孔径的筛子，收集。称取100 g样品，置于2 L提取瓶中，加入1 L浸提剂，旋紧瓶盖后固定在全自动翻转式振荡器上。调节转速为(30±2) r/min，在(23±2)℃下振荡18 h后，收集浸出液，用硝酸和盐酸进行消解，用0.45 μm微孔滤膜过滤，待测。

在样品前处理的过程中，同时进行试剂空白试验。

2 结果与讨论

2.1 仪器工作条件的选择

本方法使用的电感耦合等离子体原子发射光谱仪是全谱直读型发射光谱，可以实现多元素同时测定，是测定固体废物浸出液中多种重金属的首选仪器。

仪器高频功率增加时信号值明显增强，但同时仪器噪音也增加，经过调试选择1.10 kW作为分析功率；辅助气流量的大小直接影响样品溶液的吸出速率，增大辅助气流量，可以使进入等离子体的待测元素量增大、强度增强，但是过大的辅助气流量，将会稀释样品，经过调试选择1.50 L/min作为辅助气流量；雾化气流量的增加会使待测元素强度下降，从而导致灵敏度降低，这样不利于低浓度元素的分析测定，经过调试选择0.75 L/min作为雾化气流量。

2.2 各元素分析波长的选择

元素分析波长的选择是否恰当，直接影响测定结果的准确度和可信度。由于样品浸出液中分析元素的含量相对较低，原则上应选择仪器推荐的分析元素的第一灵敏线，即高灵敏线作为分析波长。每个元素都可以同时选择多条特征谱线作为分析波长，不同波长的响应强度不同，对不同元素抗干扰能力也不同。在分析测试之前，对待测的每种元素选取2～3条谱线作为分析波长进行试验，通过测试混合标准溶液，从发射强度、共存元素干扰情况、峰形及稳定性等进行考察，选取响应强度值高、受共存元素干扰小、精密度高的谱线作为分析波长［9］，结果见1.2中的表1。

2.3 方法的干扰及消除

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定电镀污泥浸出液中的重金属，存在的干扰大致可分为光谱干扰和非光谱干扰两类。

光谱干扰主要包括连续背景干扰和谱线重叠干扰。电感耦合等离子体原子发射光谱仪采用Fitted和Off peak背景校正技术，可以很好地矫正测定过程中存在的背景干扰。经过试验，各元素的分析波长周围其它元素的谱线重叠干扰极少。

非光谱干扰主要包括化学干扰、电离干扰、物理干扰及去溶剂干扰等，在实际分析过程中各类干扰很难截然分开。一般来说，非光谱干扰影响相对较小。如果浸出液中重金属元素浓度较高，可以采用稀释的办法消除或者减少此类干扰。

2.4 标准曲线

将系列标准使用溶液依次进样，以质量浓度X为横坐标，强度Y为纵坐标，由仪器软件自动绘制各元素的标准曲线，各元素的线性范围均在0.05～5.00 mg/L之间。各元素的标准曲线和线性相关系数见表2。由表2可知，各元素的线性范围较宽、线性拟合较好，相关系数均为0.999 9，均能满足分析要求，可以准确定量。

表2 标准曲线及相关系数

2.5 方法的检出限

对标准曲线的第一点0.05 mg/L进行平行7次测定，计算出标准偏差，按式(1)计算方法检出限。

式中：MDL ——方法的检出限，mg/L；

n ——样品的平行测定次数；

t ——自由度为n-1，置信度为99%时的t分布，当n为7时，经查表，t=3.143。

S——n次平行测定的标准偏差，mg/L。

计算得方法检出限见表3。由表3可知，检出限远低于国家标准限量值，能够满足分析要求。

表3 方法的检出限

2.6 准确度试验

用本方法对宁波市某电镀厂电镀污泥进行加标回收试验，结果见表4。由表4可知，各元素的加标回收率在93.5%～106%之间，说明方法的准确度较高。

2.7 实际样品的分析和方法精密度

按照上述分析步骤，将某厂家电镀污泥分为6份，同时进行前处理以及测定，并计算6次测定结果的均值和相对标准偏差，结果见表5。由表5可知，低浓度元素的相对标准偏差值较大，高浓度元素的相对标准偏差值较小。元素测定结果的相对标准偏差均小于10%，精密度较好。

表4 方法加标回收率

表5 精密度试验结果

3 结语

采用硫酸-硝酸溶液浸提，建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法测定电镀污泥浸出液中重金属含量的分析方法。优化了仪器参数，在选择的最佳测试条件下，该方法的线性范围、检出限、回收率及精密度均能满足分析检测的要求。该法能快速、准确地测定电镀污泥浸出液中重金属的含量。

［1］吴芳，罗爱平，李楠.含重金属水处理污泥的固化和浸出毒性研究［J］.环境污染治理技术与设备，2003，4(12): 40-43.

［2］HJ/T 299-2007 固体废物浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法［S］.

［3］HJ/T 300-2007 固体废物浸出毒性浸出方法 醋酸缓冲溶液法［S］.

［4］HJ 557-2010 固体废物浸出毒性浸出方法 水平振荡法［S］.

［5］段华波，黄启飞，王琪，等.危险废物浸出毒性的理论基础研究［J］.环境科学研究，2005，18(z1): 27-29.

［6］余清，王小虎，应海松.流动注射火焰原子吸收法测定电镀污泥浸出液中微量铅和镉［J］.光谱实验室，2004，23(增刊): 258-259.

［7］王霞，张祥志，陈素兰. ICP-AES同时测定固体废物浸出液中钡、铍、镉、铬、铜、镍、铅和锌［J］.光谱实验室，2009，26(6): 1 445-1 448.

［8］张优珍，刘大海. ICP-AES测定电镀污泥中的金和钯［J］.环境科学研究，2005，18(5): 18-20.

［9］张海娟，蒋小良，邓小文. ICP-AES测定皮革及其制品中的可溶性重金属含量［J］.西部皮革，2012，34(12): 27-29.

Determination of Heavy Metals in Electroplating Sludge Leaching Liquid by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry

Xu Guojin， Fan Yingguo， Zhao Qian
(Ningbo Environmental Monitoring Center， Ningbo 315012， China)

Heavy metals in electroplating sludge leaching liquid such as Cu，Zn，Ni，Cr，Pb，Cd and Ba were determined by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry with sulfuric acid-nitric acid extraction. The working conditions of the instrument and interference factors and elimination method were studied. Under the selected conditions，the linear correlation coefficients were all 0.999 9，the detection limits were between 0.002 mg/L and 0.01 mg/L，recoveries ranged from 93.5% to 106.0%，and the relative standard deviations of determination results were less than 10%(n=6). The method could quickly and accurately detect some heavy metals in electroplating sludge leaching liquid.

ICP-AES; electroplating sludge; leaching liquid; heavy metal

O657.3

A

1008-6145(2014)03-0032-03

10.3969/j.issn.1008-6145.2014.03.009

联系人：徐国津；E-mail: jinguoxu@qq.com

2014-02-19