电感耦合等离子体发射光谱法快速测定工业污泥中9种元素

庄艾春，肖红新，游玉萍

（广东省工业分析检测中心,广东广州510651）

工业污泥是工业废水处理所产生的沉淀物。随着工业的发展，工业污泥日益增多。很多工业污泥含有大量重金属，属于危废类，有些也含有大量的有价金属元素，回收其中的有价金属元素，变废为宝，具有良好的生态效益，也具有显著经济效益，污泥资源循环利用前，必须对工业污泥进行化学分析，了解其成分及构成，工业污泥品种多，成分复杂，给化学检测带来很大的难度，目前还没有统一工业污泥化学分析检测标准可以参考。样品的前处理对工业污泥的检测至关重要，目前有关污泥处理方法一般采取湿法溶解，湿法溶解有敞开溶解[1]、微波溶解[2]、封闭溶解[3]，检测技术有原子吸收法[4]、发射光谱法[5]、原子荧光光谱法[6]等。采用敞开混合酸分解样品，利用等离子发射光谱仪选择性好、灵敏度高、线性范围宽、多元素连续测定等优势，使用ICP-AES法测定铜泥、镍泥、锡泥、银泥等工业污泥中的金属元素，检测结果稳定可靠，可以满足工业污泥化学成分分析要求。

1 实验部分

1.1 试剂

硝酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸（分析纯）；（1+1）硝酸；王水（现配现用）；柠檬酸铵溶液（500 g/L）；饱和氟化氢铵溶液；混合标准溶液（此溶液1 mL含100 μg铜、镍、锌、铬、铅、镉、铋、钒、钴）；氩气（体积分数≥99.99%）。

1.2 仪器和设备

ULTIMA电感耦合等离子发射光谱仪（法国）；电子天平（感量0.0001 g）；密封式磨样机。

1.3 实验方法

1.3.1 试样分解

A：非锡泥试样：称取0.2 g（精确至0.0001 g）样品置于200 mL聚四氟乙烯烧杯中，加入15 mL盐酸、5 mL硝酸、1 mL氢氟酸、2 mL高氯酸，低温加热溶解至湿盐状，取下烧杯冷却，加入5 mL王水，用少量水冲洗杯壁，加热溶解盐类，取下烧杯冷却，移入100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。澄清或干过滤。

B：锡泥试样：称取0.2 g样品置于200 mL烧杯中，加入15 mL盐酸，低温加热溶解约10 min，加入6滴饱和氟化氢铵溶液,继续加热至溶液变清亮，加入5 mL硝酸，低温加热溶解至约3 mL，取下烧杯冷却，加入5 mL王水，2 mL柠檬酸铵溶液,用少量水冲洗杯壁，加热溶解片刻，取下烧杯冷却，移入100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。澄清或干过滤。

对于被测元素过高的试料溶液，分取一定体积溶液，稀释成5%王水介质的测定溶液。

1.3.2 测定

按选定各元素分析线，在仪器工作条件下，使用电感耦合等离子体发射光谱仪测定。

1.3.3 工作曲线的绘制

分别移取 0 mL，0.50 mL，2.00 mL，5.00 mL，10.00 mL，15.00 mL，20.00 mL混合标准溶液于一组100 mL容量瓶中，加入5 mL王水，用水定容，混匀。按照仪器工作条件，于选定各元素的分析线，使用电感耦合等离子体发射光谱仪，从低到高依次测量标准溶液中被测元素的光谱强度，仪器自动绘制工作曲线（若标准工作曲线线性相关系数小于0.999时，则重新测定）。

2 结果与讨论

2.1 称样量

为减小称量相对误差，同时为确保试料的代表性，称样量一般不少于0.10 g，但称样量过大，高含量元素需增大稀释倍数，误差增加。经过研磨的污泥样品，粒度小，混合比较均匀。通过试验，样品称样量0.2 g，测定结果均比较稳定，所以试验试料称重0.20 g。

2.2 分解方式

对4种不同的污泥分别试用了多种不同的溶样方法，试验结果表明，非锡泥样品选用盐酸+硝酸+氢氟酸+高氯酸的溶解方式最好,部分污泥样品经高氯酸冒烟后残渣相对较少，Ni，Co元素含量较不冒烟溶解方式高，其他元素结果冒烟和不冒烟两种溶解方式相近。锡泥样品用常规溶样方法样品不溶解，经过试验，采取先用盐酸溶解再滴加氢氟酸或饱和氟化氢铵溶液均能使样品溶解，溶液清亮后，再加入硝酸使样品溶解充分，定容时加入柠檬酸铵溶液防止水解。在溶样过程中 ,还要注意控制好加热温度和时间，加热时间短不利于样品充分溶解。

2.3 仪器工作条件

通过试验，优化仪器工作条件，仪器工作参数如下：分析功率1.1 kW；等离子气流量15 L/min；辅助气流量0.2 L/min；雾化气流量0.8 L/min；试液提升量1.0 mL/min；积分时间3 s；测定3次取平均值。

2.4 测定溶液酸度

用 1.0 g/mL 的铜、镍、锌、铬、铅、镉、铋、钒、钴标准溶液在不同酸度的王水介质下测定，测定结果见表1。

2.5 元素分析谱线

每个待测元素选择2～3条灵敏线，用样品溶液进行扫描，然后选取谱线明显、无重叠、免受光谱干扰的谱线作为分析线。通过试验，各元素选用如表2推荐分析线，灵敏度高，无谱线干扰。

2.6 干扰试验

通过选择合适的分析谱线避开干扰谱线,利用仪器软件扣除背景功能自动扣除背景。本试验元素干扰试验通过在每一种元素的系列标准溶液分别加入不同量的另外8种元素，进行元素间的干扰实验。分别移取一定量的铜、镍、锌、铬、铅、镉、铋、钒、钴于一组100 mL容量瓶中，依据实际样品各主要共存元素的含量，加入各元素进行干扰试验，结果见表3。

表1 酸度试验

表1试验结果表明：在1%～10%王水介质下，各元素的测定结果基本一致，酸度对测定无影响。

表2 推荐分析线

表3 干扰试验 mg

表3试验结果表明：加入其他共存元素后，测定结果跟原溶液浓度基本一致，共存元素对测定相互无干扰。

2.7 加标回收试验

通过在已知样品（银泥3#和锡泥4#）中加入一定量的标准溶液进行加入回收试验，测定结果见表4。

表4 加标回收试验

表4试验结果表明：加标回收率介于95.0%～103%，回收率高，说明方法可靠。2.8 精密度试验

对4种不同污泥进行精密度试验，平行测定7次，测定结果见表5。

表5试验结果表明：精密度高，说明结果稳定可靠。

3 结论

试料通过盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸或盐酸、硝酸、饱和氟化氢铵分解，使用ICP-AES法同时测定工业污泥中铜、镍、锌、铬、铅、镉、铋、钒和钴。该方法操作简便、快速，具有较高的准确度和精密度,适于工业污泥中低于10%金属元素快速分析。

[1] 徐国津，樊颖果，赵倩，等.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[J].化学分析计量，2014，23(3):32-34.

[2] 刘波，张凌云，丁文捷，等.微波消解、ICP-AES快速测定污泥中的铜、铅、锌、镉、铬、镍、锰和磷[J].光谱实验室，2004，21(4):826-8269.

[3] 任占军，郝贵奇，尹长田，等.微波消解－氢化物发生原子荧光光谱法测定污泥中汞和砷[J].冶金分析，2014，34(3)：52-56.

[4] 叶义昌，云作敏，孟红，等.火焰原子吸收光谱法测定工业污泥中铜、铅、锌、镍[J].湖南有色金属，2007，23(3):63-64.

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[6] 李显芳，印成，张继蓉.微波消解原子荧光光谱法测定活性污泥中的砷[J].中国给水排水，2012，28(4):94-96，104.

表5 精密度试验（n=7） %