两种消解体系处理测定废水中镉的比对

刘 畅

(辽宁省环境监测实验中心，辽宁 沈阳 110161)

两种消解体系处理测定废水中镉的比对

刘 畅

(辽宁省环境监测实验中心，辽宁 沈阳 110161)

石墨炉原子吸收法在测定重金属方面由于其检出限低、灵敏度好等优点被广泛使用，而其前处理是影响测定结果的关键环节。本实验选择选矿厂、电厂、石化公司和电子管厂产生的4种废水水体为样本，分别用电热板消解法(硝酸-高氯酸消解体系）和微波消解法（硝酸-过氧化氢消解体系）进行前处理，用石墨炉原子吸收法对处理后的8种样本中的镉元素进行测定。测定结果显示，电热板消解法的加标回收率更高，精密度更低。建议在用石墨炉原子吸收法测定废水中镉时采用电热板消解法为前处理方法。

石墨炉；消解体系；废水；镉

近年来，重金属污染带来的安全问题倍受人们的关注，重金属镉等不易分解，一旦进入人体，很难排出且容易富集，对人体健康造成极大的危害。因此，监测废水中的重金属镉的含量，对控制重金属污染，保障人体身体健康显得极为重要。石墨炉原子吸收法检测样品中的镉，准确度、精密度均能满足环境监测要求[1]，且石墨炉原子吸收法不产生有害物质，对于大批次样品的测定有较高效率[2]。用石墨炉法可以采用程序升温直接分析固体样品，但许多样品需经过前处理才能测定。不同的样品有不同的前处理方法，同一样品也有多种前处理方法，选择不同方法的依据就是方便快捷的同时，又要尽量减少样品的用量，减少有效成分的流失。样品处理是原子吸收光谱法测定的关键步骤之一，寻找简便有效的样品处理技术，一直是分析工作者的研究的重要课题[3]。

1 两种消解体系

1.1 硝酸-高氯酸体系

取50.0mL适量水样于150.0mL聚四氟乙烯消解杯中，加入5.0mL浓HNO3，在可控温电热板上加热消解，盖上表面皿，保持溶液温度95±5℃，不沸腾加热回流30min，移去表面皿，保持微沸蒸发至溶液为5.0mL左右时停止加热。

待上述溶液冷却后，缓慢加入1.0mL高氯酸，加热保持微沸，直到溶液不再产生浓烈的白烟，此时溶液体积为黄豆粒大小。

溶液冷却后，用适量实验用水淋洗消解杯内壁至少3次，转移至50.0 mL容量瓶中定容，待测。

1.2 硝酸-过氧化氢体系

消解酸体系及酸用量参照《水质 金属总量的消解 硝酸消解法》（HJ677-2013）。具体操作方法如下：量取50.0 mL混合均匀的水样于150.0 mL烧杯或锥形瓶中，加入5mL浓硝酸，置于温控加热设备上，盖上表面皿或小漏斗，保持溶液温度95±5℃，不沸腾加热回流 30 min，移去表面皿，蒸发至溶液为5.0 mL左右时停止加热。待冷却后，再加入5.0 mL浓硝酸，盖上表面皿，继续加热回流。如果有棕色的烟生成，重复这一步骤（每次加入5.0 mL浓硝酸），直到不再有棕色的烟产生，将溶液蒸发至5.0 mL左右。

待上述溶液冷却后，缓慢加入3.0 mL过氧化氢，继续盖上表面皿，并保持溶液温度95±5℃，加热至不再有大量气泡产生，待溶液冷却，继续加入过氧化氢，每次为1.0 mL，直至只有细微气泡或大致外观不发生变化，移去表面皿，继续加热，直到溶液体积蒸发至约5.0 mL。

溶液冷却后，用适量实验用水淋洗内壁至少3次，转移至50.0 mL容量瓶中定容，待测。

空白实验：用实验用水代替试样按上述步骤与样品同步进行消解[4]。

2 实验内容

2.1 实验仪器

原子吸收分光光度计：ZEEnit 700 （德国耶拿）；石墨管：平台涂层石墨管。

2.2 主要试剂

硝酸：优级纯；

高氯酸：优级纯；

实验用水：超纯水。

2.3 实验条件

表1 镉元素测定仪器工作条件

2.4 样品的选择

本实验选择选矿厂、电厂、石化厂和电子管厂的废水作为样品，分别采用硝酸-高氯酸体系和硝酸-过氧化氢2种体系消解样品。并分别测定这4类样品的含量、标准偏差及加标回收率。

3 结果

3.1 硝酸-高氯酸体系

表2 硝酸-高氯酸体系组测定结果

表2结果显示，应用硝酸-高氯酸体系（电热板消解法）进行前处理消解的样品，加标回收率在103.1%～106.6%之间，精密度在4.79%～7.05%之间。

3.2 硝酸-过氧化氢体系

表3 硝酸-过氧化氢体系组测定结果

表3结果显示，采取硝酸-过氧化氢消解体系（微波消解法）进行前处理消解的样品，加标回收率在39.7%～99.8%之间，精密度在3.13%～6.39%之间。

4 分析与结论

4.1 结果分析

2种前处理方法的测定结果对比显示，2种方法的加标回收率和精密度相差很大，用电热板消解法（硝酸-高氯酸消解体系）干扰少，精密度和准确度均能满足监测要求，这与邓荣和陈宗保等人的观点一致[5-6]。而用微波消解法（硝酸-过氧化氢消解体系）前处理的结果较差，分析可能有以下几方面原因：

微波消解法消解体系中H2O2的氧化性与介质的酸性相关，难以完全分解有机物，而电热板消解法消解体系中的高氯酸氧化性强，对有机物等杂质的分解效果好。除少数金属外，大部分的高氯酸盐类很稳定，易溶于水，高氯酸本身易于蒸发除去。2种酸在对有机质的分解上，高氯酸更为快速有效[7]。

微波消解法在前处理时不能观察样品的分解过程，也就无法判断样品消解的进程、进度。并且在对基体复杂样品进行处理后，微波消解管的管壁上会有有机物分解后的碳残留，难以去除，对本次甚至以后的消解会产生影响。

H2O2较不稳定，在微波消解过程中由于压力变化分解产生大量氧气，即使冷却后消解罐内压远大于外界气压，容易发生喷溅，待测元素损失较大。

石墨管能承受的酸性强度有限，因此测定时样品酸含量一般保持在1%左右，但标准要求微波消解后需加热赶酸至1.0 mL，导致样品溶液酸含量远高于1%，此时测定会对石墨管造成很大损伤。

微波消解后一般要赶酸，使用的器皿数量多于电热板消解法，容易引入污染，影响测量结果。

4.2 结论

石墨炉原子吸收法测定废水中镉时，建议选择以硝酸-高氯酸为体系的电热板消解法或经微波消解，赶酸阶段加入高氯酸进一步消解为前处理方法，但要注意在赶酸时，要待不再产生白烟后停止，以免剩余的高氯酸对石墨管产生影响。

[1]程培青，冷家峰，李栋，等.石墨炉原子吸收光谱法测定蔬菜中铅、镉的含量[J].化学分析计量.2004，13(2)：3-4.

[2]李存圣，赵汝丽. ADPC-MIBK萃取火焰吸收法测定地表水中镉、铅、铜的对比研究[J].上饶师范学院学报科学导刊.2016，35(1)：93-97.

[3]刘力刚.原子吸收分光光度法样品前处理方法归纳[J].环境研究与监测. 2012，25(2)：56-58.

[4]HJ 678-2013，水质 金属总量的消解 微波消解法[S].

[5]邓荣. 火焰原子吸收法测定废水中的钴[J]. 北方环境.2013，29(1)：157-158.

[6]陈宗保，蔡恩钦，刘林海. 石墨炉原子吸收法测定废水中多种痕量金属[J]. 上饶师范学院学报.2009，29(6)：63-65.

[7]中国环境监测总站. 分析测试技术[M]. 北京：中国环境出版社，2013：20-29.

X703

A

10.11974/nyyjs.20161232002

刘畅（1988-），男，吉林白城人，学士，主要研究方向为环境监测实验分析。

国家水体污染控制与治理科技重大专项基金资助（项目编号：2012ZX07505-003）