废水中Cd（II）离子含量的监测方法探测

杜鹏　赫丽杰　刘海燕

摘 要：随着科学技术、工业产业的发展，人们在生活、生产中高频率地使用高科技产品时，也造成了许多重金属污染。本文通过对Cd（II）离子的特征进行分析，比较了各种废水中Cd（II）离子的监测、清除等方法，探讨了这些方法在实际的生产生活中的应用，从而达到持续有效地循环利用水、减少环境污染、保护身体健康、保护环境的目标。

关键词：Cd（II）离子；废水处理；环境保护；脉冲伏安法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.002

1 前言

随着工业产业规模的扩大、科学技术的快速发展，我国的高科技产品中重金属的运用越来越频繁，但是随之而来的是一系列对人体、环境有害的重金属污染，特别是废水中的Cd（II）离子污染，给生产生活带来了极大的危害。因此通过对废水中的Cd（II）离子的性质、特征、附和状态进行分析，总结传统的废水重金属监测方法，结合Cd（II）离子污染的污染现状，探讨和创新监测废水中Cd（II）离子的含量，进而确保生产生活的健康、可持续发展。

2 Cd（II）离子

2.1 Cd（II）离子的特征

Cd（镉）是一种能够吸收中子、存在于自然界中的优良金属，具有燃弧小、导电性能好、抗熔焊性能强、电位高等特征，多被运用于锌镉电池之中，由于其硫化物的颜色鲜明，也被用于制备镉黄颜料，而由其制成的棒条能够在原子反应中起到减缓核子的连锁反应速度的作用。镉在燃烧加热的化学反应中，其离子能够与氧化钠形成氧化镉或氢氧化镉。镉离子较为活跃且难降解，其对人体的伤害主要表现为其通过刺激人体的呼吸道又难以被人体的消化系统、免疫系统降解，长期积存于肾脏或肝而造成肾脏或肝的损害，有时还会导致骨质软化或骨质疏松。一般情况下，在处理含镉的废水时，大多数都采用离子交换法、气浮法、中和沉淀法、碱性氯化法等方法，但是都不能彻底清除掉活跃的镉离子及其附和的化合物。

2.2 Cd（II）离子的安全标准及污染

由于镉离子属于重金属中的难以降解、活跃程度高的一种金属，其被欧盟列为可致癌物质、高危有毒物质来监管；而美国的环境保护署则限制其排入农田、河流、湖泊之中，而饮用水中含镉量不得超过10ppb，并严格限制到5ppb以下，对于空气中和食品、药品中的含镉量都是严格控制的。

据目前的镉污染事件的统计数据来看，随着人们生产生活的需要，镉离子污染的出现频率越来越高，虽然在工业的材料选用上，大多采用环保型材料，但是镉金属的选用逐渐朝着化妆品、食品等领域转移，例如2012年由加拿大环保组织出具的关于化妆品中重金属危害的报告，国际知名化妆品品牌（如倩碧、欧莱雅的睫毛膏等）的产品中都含有镉金属；2013年广州食品药品抽检流通中的大米及其相关米制品时发现镉严重超标等等现象，这些数据和报告都表明了镉等重金属都在严重地侵害着人们的身体健康和优美的环境。

3 废水中Cd（II）离子含量的监测方法

3.1 火焰原子吸收光度法

此种方法具有极高的灵敏度，主要是依据镉离子对镉元素的特征普线所产生的选择性吸收来测定其含量的。将试样溶液（含镉废水）喷入空气乙炔火焰之中，镉离子的化合物将会在火焰中离解成为原子蒸汽，当元素灯（锐线光源）发射的镉离子特征在普线光辐射经过原子蒸汽层时，其将会对普线发生选择性的吸收。一般情况下，在特定的条件中，镉离子与特征普线的浓度将会形成正比的关系，这样就能够通过吸收线的吸光度来确定含镉废水中镉离子的浓度了。此种方式来测定镉离子的含量，具有准确度高、检出限低、选择性好、分析速度快、应用范围广、仪器较为简单等优势，但是也有对镉离子等难熔元素、稀土元素的测量结果不满意、不能同时进行多元素、离子分类分析的局限性，不能极大限度地解决现今镉污染扩大的问题。

3.2 ICP-AES监测方法

此种方法是要借助二氧化锰等介质对Cd（II）离子的吸附效果来测定其在污水中的含量，主要用于金属合金、水质、高纯物质、生物试样的分析。其对Cd（II）离子的测定主要是通过电感耦合等离子体使得含镉废水的样品气化分离出Cd（II）离子，进而进入质谱对其进行测定，同时采用定量分析、半定量分析、定性分析等方法同时进行Cd（II）离子附和物元素及其同位素的Cd（II）离子含量的测定。这种方式的检测限比火焰原子吸收光度法更低，具有灵敏度高、线性宽、可同时测量多种金属元素及其同位素，是衡量分析中的最先进的方法；但是对于废水中Cd（II）离子含量的监测，由于其还具有第三介质、催化剂等物质的加入，造成结果不精准、效果不佳等问题而不能准确测定Cd（II）离子的含量。

3.3 HPLC监测方法

HPLC（高效液相色谱法）监测法是色谱法的重要分支，目前被许多学者运用于Cd（II）离子的检测，主要是采用不同比例的混合溶剂或不同极性的同种溶剂、缓冲液等流动相，在高压输液系统中实现固定相色谱柱的分离检测分析。此种方式由于络合剂的原则范围较窄而产生了局限性。

3.4 脉冲伏安法

此种方法是利用了Cd（II）离子的电活性等性质，采用了三电极系统来进行差分脉冲伏安法来测定、分析其含量的。其原理在于Cd（II）离子在一定的电位条件下在电极的表面能够被还原，并通过仪器将氧化还原反应中的电流信号转为电压信号并记录成电位―电流曲线，同时对其峰电位、峰电流、待测的Cd（II）离子的浓度、含量进行定量的分析。其具有线性宽、灵敏度高等优势，但是容易受到共存离子等物质的干扰，结果不能精准。

4 结语

目前，镉等重金属的污染正朝着食品、药品、水体等领域扩张的趋势发展，对人们的身体健康、生命安全、生存环境带来了严重的危害。因此，通过电感耦合等离子体、脉冲伏安法、原子吸收法等方法对废水中的Cd（II）离子进行监测，不仅有利于污水、废水的循环利用，减少工业用水的负担，还能够为人们的生存及其环境的保护竖立起一道屏障，进而促进人与环境的和谐相处。

参考文献：

[1]吴智森.火电厂循环冷却水处理技术与水质控制方法及标准规范实务全书[D].吉林科技出版社，2004：128.

[2]辛红云等.不同形态MnO2对污水中重金属Pb（2+）、Cd（2+）吸附效果的初探[J].干旱环境监测，2012（02）：65-69.

项目名称：辽宁省教育厅科学研究一般项目“柔性金属-有机骨架材料的制备及其光催化性能研究”（项目编号：L2015549）

营口理工学院院级科研基金项目“非对称羧酸构筑的MOFs材料及其染料降解性能研究”（项目编号：QNL2015511）

作者简介：杜鹏（1986-），男，山东济宁人，博士研究生，讲师，主要从事晶态功能材料的制备及其性能研究。