原子荧光法测定污水处理厂进出水中砷的含量

边建红

（太原学院材料与化学工程系，山西 太原 030032）

0 引言

砷及其化合物是有毒物质之一，同时也是我国城镇污水处理厂污染物排放标准一类污染物控制指标。随着冶金、制药、油漆等行业的发展，生产过程中所产生的污废水，是水体的主要污染源，污水中砷污染现象时有发生，所以检验检测污水处理厂进出水水质中的砷含量非常重要。太原市某污水处理厂设计处理污水能力为33 万t/d，现在每天可处理污水约30 万t 左右。到目前为止，根据城镇污水处理厂污染物排放标准，该污水处理厂基本控制项目的常规污染物标准值可以达到一级标准的A 标准，并且可以达到回用水和再生水的基本要求。采用原子荧光法测定水中砷的含量[1-2]，操作简单易行，影响因素少，响应值高。

1 实验原理

原子荧光光谱法测定砷是利用惰性气体氩气作载气，将砷化氢和过量氢气与载气混合后，导入加热的原子化装置，通过测量原子蒸气在砷空心阴极灯辐射能激发下产生的荧光强度，来确定砷含量的方法。在一定的实验条件下，荧光强度与被测元素砷的浓度成正比。

2 主要仪器及试剂

主要仪器：KQ-700DB 型数控超声波清洗器，巩义市予华仪器有限责任公司；砷空心阴极灯；Kylin A12 双通道原子荧光光度计，北京吉天仪器有限公司；DB-2 不锈钢电热板，常州市瑞华仪器制造有限公司；HH-8 恒温水浴锅，上海比朗仪器制造有限公司；天平，美国METTLER TOLEDO XPR226CDR/AC；量筒、容量瓶、移液管、比色管、锥形瓶，天津市天玻玻璃仪器有限公司。

试剂：抗坏血酸，G.R，郑州万瑞达化工产品有限公司）；硼氢化钾，G.R，天津傲然精细化工研究所；硝酸，G.R，天津市化学试剂三厂；氢氧化钠，A.R，武汉楚江浩宇化工科技发展有限公司；硫脲，G.R，郑州艾克姆化工有限公司；盐酸，G.R，天津市化学试剂三厂；高氯酸，G.R，天津市化学试剂三厂。

3 实验条件与过程

3.1 实验条件

依据实验实际情况，综合考虑到原子荧光强度的范围和砷空心阴极灯的使用寿命，确定灯电流为60 mA，并且随着负高压的增大，检测砷元素的响应值会提高，但是噪声会影响检测的灵敏度，经过实验最后负高压定为290 V，详细的实验条件见表1。

表1 实验条件

3.2 实验过程

实验过程中所有涉及到的玻璃仪器都经过硝酸溶液浸泡24 h 后，经超声波清洗器清洗，用纯水冲洗干净后备用。

3.2.1 配制砷标准系列

首先用移液管准确移取5.00 mL 砷标准贮备液（100 mg/L），加入到500 mL 的容量瓶中，然后用量筒移取100 mL 盐酸加入容量瓶中，用纯水稀释至标准刻度线，混匀，此时该溶液为1.00 mg/L 的砷标准中间液。再用移液管准确移取砷标准中间液（1.00 mg/L）10.00 mL，加入到100 mL 的容量瓶中，然后加入20 mL盐酸，用纯水稀释至标准刻度线，混匀，此时，该砷标准使用液的质量浓度为100 μg/L。最后分别用移液管准确移取0、0.50、1.00、2.00、3.00、5.00 mL 的砷标准使用液（100 μg/L），加入50 mL 的容量瓶中，再分别加入10 mL 的盐酸溶液，临时用天平现称5.0 g 的抗坏血酸和5.0 g 的硫脲溶解于100 mL 的纯水中，每个容量瓶中各加入10 mL 硫脲-抗坏血酸溶液，放置30 min 后，用纯水稀释定容至标准刻度线，摇匀。此时，砷标准系列的质量浓度分别为0、1.00、2.00、4.00、6.00、10.0 μg/L。

3.2.2 砷系列标准曲线的绘制

依据表1 的实验条件，以5%的盐酸溶液为载流，硼氢化钾溶液为还原剂，依次测定砷标准系列质量浓度分别为0、1.00、2.00、4.00、6.00、10.0 μg/L 的原子荧光强度，做完实验后，以原子荧光强度为纵坐标，砷质量浓度为横坐标，绘制砷系列标准曲线。

原子荧光光谱仪开机预热稳定后，输入各项参数，然后以5%的盐酸溶液作为载流进样，测定砷标准系列，绘制砷系列标准工作曲线，线性方程最终为：IF=311.78C+13.413，线性相关系数r=0.999 9，详细的分析检测数值见表2。

表2 标准曲线及线性相关系数

3.2.3 水样处理

准确移取50 mL混匀后的进出水试样，加入150 mL锥形瓶中，再加入临时配置的体积比为1∶1 的硝酸-高氯酸混合酸溶液5 mL，用电热板加热，冒白烟后冷却到室温，往锥形瓶中再加入5mL 盐酸，继续加热至冒尽黄褐色烟，自然冷却后，移入50 mL 容量瓶中，用纯水定容至标准刻度线，混匀后待测。

3.2.4 水样测定

用移液管准确移取5.0 mL 处理好的水样，加入10 mL 比色管中，再加入临时配置的2 mL 硫脲-抗坏血酸溶液和2 mL 盐酸溶液，室温放置30 min 后，用纯水稀释定容至标准刻度线，混匀后待测。依照砷系列标准曲线绘制的相同条件测定水样。

2022 年每个月定期采集该污水处理厂进出水水样，全年总共采集水样24 个，其中包括12 个进水和12 个出水，根据表1 的实验条件，进行水样中砷含量的测定，其测定结果见表3。

表3 水样中砷含量的测定结果

4 结论

结合表3 的分析检测数据可以知道，通过对2022 年全年12 个月24 个水样的分析检测，12 个进水水样砷的质量浓度均小于1 μg/L，根据GB/T 31962—2015，砷作为第一类污染物的水质控制项目限值是300 μg/L，表明进水水质不存在砷污染超标情况，12 个出水水样砷的质量浓度均小于1 μg/L，参考GB 18918—2002，砷作为一类污染物最高允许排放质量浓度（日均值）为100 μg/L，表明出水水质符合要求，综合上述情况可以说明该污水处理厂的进出水水质砷的含量均在正常的范围之内，符合国家标准的要求。原子荧光法测定污水处理厂进出水中砷的含量作为一种操作简单易行的方法可以为污水厂工艺的正常运行提供及时的数据服务，同时也可以起到发现砷污染现象的预警作用。