微波消解-原子吸收法测定太阳能电池行业废水处理后污泥中的铜、锌、含量

任旭锋，王长智，李娇英

（1.浙江省环境保护科学技术研究院，浙江杭州310007；2.浙江育英职业技术学院，浙江杭州310018）

微波消解-原子吸收法测定太阳能电池行业废水处理后污泥中的铜、锌、含量

任旭锋1，王长智1，李娇英2

（1.浙江省环境保护科学技术研究院，浙江杭州310007；2.浙江育英职业技术学院，浙江杭州310018）

参考环境标准《固体废物镍铜的测定》和《固体废物铅锌隔的测定》优化了原子吸收仪工作参数和微波消解条件，建立了微波消解-原子吸收法测定太阳能电池行业废水处理后污泥中的铜和锌元素的分析方法，方法的检出限范围为0.001～0.009mg/L，方法加标回收率93.3%～109%，相对标准偏差RSD均小于5%。

微波消解；原子吸收；污泥；金属

1 前言

随着太阳能光伏发电系统的广泛使用,作为与其配套的电池生产企业也越来越多，与之对应的废水处理量也不断提高，废水处理过程中的污泥总量也在快速增加[1]，这些污泥中含有大量的有毒重金属，可以提取回收利用。因此，测定污泥中的重金属含量具有重要意义。目前，污泥中重金属元素的测定方法有分光光度法、原子吸收法等，其中原子吸收法是测定重金属元素应用最广的方法[2]。在消解污泥的前处理方法中，传统的消解操作时间长，挥发元素易损失，易污染环境，且样品消化的不彻底。而微波消解可以克服易挥发元素的损失和满足多元素同时测定的要求，同时微波消解具有操作简便，溶剂用量少以及样品消化完全的优点。本文介绍了微波消解-原子吸收法测定污泥中的铜、锌含量的方法，具有快速、准确、重复性好等优点。

2 实验部分

2.1 主要仪器及试剂

2.1.1 主要试剂（优级纯）

硝酸、盐酸、氢氟酸；铜、锌标准储备液为国家标准物质研究中心，浓度均为500 mg/L；

2.1.2 主要仪器

CT410福斯样品粉碎机；WX-8000型微波消解系统；岛津AA-6300原子吸收分光光度计。

2.2 样品采集及其处理

污泥采集自压滤机下污泥，经自然风干，用样品粉碎机磨碎，过100目筛，然后在105℃烘干4小时，放入干燥器中冷却备用。

2.3 测定条件及参数

按照样品中各元素含量确定空气-乙炔火焰原子吸收法、氘灯扣背景方式进行测定，详细见表1。

表1 原子吸收工作条件

2.4 标准曲线绘制

根据仪器工作条件来绘制铜、锌元素的标准曲线详细见表2。

表2 铜、锌元素的标准曲线

2.5 样品的测定

取0.5 g制备好的污泥样品放于聚四氟干锅中，参考环境标准《固体废物镍铜的测定》和《固体废物铅锌隔的测定》［3-4］用10 mLHCl-5 mLHNO3-5 mLHF-5 mLHClO4为样品常规湿法消解，消解液通过原子吸收仪表1来测定污泥中的铜、锌重金属含量。

2.6 微波消解条件的研究

2.6.1 微波消解中样品加入量及消解试剂的影响

污泥样品含有各种金属及硅的化合物，HNO3、HCl、HF或其混合物能达到较好的消解效果，因而，实验选取污泥样品量和消解试剂用量作为影响因素，按照试验所用的微波消解系统要求，消解液体积不能超过10 mL，通过表3确定，若样品量控制在0.3 g及以上，样品消解不完全；若样品量在0.15 g左右，可达到消解完全的目的，因考虑到样品量若小样0.1 g，方法的准确性受到一定影响，所以样品加入量在0.15~ 0.25 g进行实验。正交实验设计选择L9（34）正交表，4个影响因素为：样品量（A）、HCl用量（B）、HNO3用量（C）、HF用量（D），按照表4微波消解升温程序对样品进行消解，平行5次测定，各因素所选水平见表5，正交试验设计表见表6，

表3 不同样品量的消解效果

表4 微波消解仪消解条件

表5 样品量与酸实际的正交试验设计的因素和水平

表6 样品量与酸试剂的正交设计方案

3 结果与讨论

3.1 微波消解条件的确定

通过环境标准常规湿法全量消解后测定的铜和锌元素含量（见表7）来确定微波消解污泥最佳取样量和消解试剂配比。

表7 全量消解和正交实验消解测定的污泥铜、锌质量浓度

从表7对比数据可以看出取样量（A）对样品的消解效果影响最显著，HCl（B）、HNO3（C）、HF（D）用量的影响相对较小，另外，从消解原理分析，微波可对样品内部直接加热，微波也能直接进入样品内部不需要借助于介质的传导，但是会受样品量的影响，样品量大时会导致微波热损失增加，微波消解时间变长，因此，样品取样量要合适，土壤样品的微波消解的最佳取样量为0.2 g，消解所用的酸的配比见表8。

表8 最佳取样量和消解试剂配比

3.2 最低检出限

按照实验方法，对样品空白溶液进行重复11次测定，取3倍的标准偏差除以曲线斜率铜、锌元素的检出限，结果见表9

表9 铜、锌元素的检出限（mg/L）

3.3 精密度

按试验方法对污泥样品进行7次重复分析，计算铜和锌的相对标准偏差（见表10）。结果表明，对铜和锌的检测其相对偏差均小于5%，符合检测要求。

表10 精密度试验

3.4 回收试验

在与测定样品相同的条件下，分别平行3次做同一加标量的回收测定，加标回收率见表11。由表可以看出铜的加标回收率在96.3%～109%，锌的加标回收率93.3%~100%。

表11 加标回收率试验

4 结论

（1）通过微波消解的实验摸索和正交实验设计，确定了微波消解污泥样品的最优样品加入量、消解试剂种类和配比。即样品量0.20 g，HCl2.0 mL、HNO34.0 mL、HF0.5 mL。

（2）通过优化后的微波消解与环境标准常规湿法全量消解的监测结果进行比较，两种处理方法结果无显著性差异，微波消解法可以替代常规湿法全量消解。

（3）应用微波消解-原子吸收法测定太阳能电池行业废水处理后污泥中的铜和锌元素，改方法检出限、精密度、回收率均能满足污泥的分析要求。

[1]王洪臣.我国污水处理业的发展历程与未来展望[J].环境保护，2012（15）:19-22.

[2]董仁杰.火焰原子吸收光谱法测定污泥中铜锌铅隔镍[J].理化检验：化学分册，2002,38（10）：500-501.

[3]固体废物镍铜的测定火焰原子吸收分光光度法[S]. 2013.07.

[4]固体废物铅锌隔的测定火焰原子吸收分光光度法[S]. 2013.07.

1006-4184（2015）8-0050-04

2015-06-23