微波消解ICP-OES法测定阳极泥中的砷镍铜

黄 玲，蔡宗平，方红生，林欣森，王文祥

(广东环境保护工程职业学院 重金属污染防治与资源综合利用重点实验室，广东 佛山 528216)

微波消解ICP-OES法测定阳极泥中的砷镍铜

黄 玲，蔡宗平，方红生，林欣森，王文祥

(广东环境保护工程职业学院 重金属污染防治与资源综合利用重点实验室，广东 佛山 528216)

研究了采用电热板和微波消解仪消解阳极泥，然后采用ICP-OES法测定其中的砷、镍和铜。结果表明：选用合适的酸且在适宜的消解条件下，2种消解设备都能完全消解阳极泥，其中微波消解耗时短，效率高；微波消解对同一样品中各金属元素测定结果的相对标准偏差在0.26%～0.48%之间，对金属的回收率在94.01%～100.50%之间，方法精密度较高，测定结果准确可靠。此法可用于相关危险固废物的监测和有价金属提取工艺中。

阳极泥；微波消解；金属；测定；ICP-OES

阳极泥是有色金属冶炼的副产物,主要由阳极粗金属中不溶于电解液的杂质和待精炼的金属组成[1-2]。阳极泥中含有大量可回收的有价金属和重金属[3]，属于危险废弃物，需要有效回收或处置[4-6]。随着贵重金属资源日益减少，重金属污染的防治和资源化已成为社会关注的研究热点[7]。

在重金属污染防治和从固体废物中回收有价金属过程中，都需要准确测定其中的金属含量。固废样品通常成分组成复杂，测定有一定难度。现有的固废监测标准方法中，对于金属元素，大都采用原子吸收法或分光光度法，但这些方法在消解前处理和测定中都只针对单一元素，电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-OES)虽能同时测定多元素，但至今未见ICP-OES针对固废样品的多元素同时消解的相关研究报道。

试验采用微波消解法消解阳极泥，然后利用ICP-OES法测定阳极泥中的有价金属镍、铜和毒性较大的砷，并评估了方法的准确度和精密度，以期为阳极泥和其他类似固废中有价金属的测定提供可供参考的方法。

1 试验部分

1.1 试剂

金属标准溶液(1 g/L)，购自国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院；盐酸、氢氟酸，均为优级纯；水，超纯水，电阻率为18.2 MΩ·cm。

1.2 仪器

微波消解仪，麦克斯通 ETHOS One(10 位)；电感耦合等离子体发射光谱仪，安捷伦 ICP-OES 715。

1.3 阳极泥预处理

混匀后的阳极泥在120 ℃烘箱中干燥至恒重，研磨过150目筛，存放于磨口试剂瓶中，消解前干燥至恒重，冷却后称量。

1.4 样品消解

称取阳极泥0.100 0 g，加入消解酸，在不同体系中进行消解。

1.5 样品测定

1.5.1 标准曲线的绘制

绘制As、Ni、Cu混合标准曲线，As、Ni质量浓度都分别为1、2、5、10 mg/L，Cu质量浓度分别为5、10、20、50 mg/L，用5%硝酸定容。

1.5.2 仪器工作条件

测定时，ICP-OES仪器工作条件见表1。

表1 ICP-OES仪器工作条件

2 试验结果与讨论

2.1 样品消解

称取阳极泥0.100 0 g，电热板、微波消解结果见表2。可以看出：体系1微波消解、体系2电热板消解都可以消解样品；微波消解比电热板消解耗时短5 h；微波消解中，王水、HNO3、HClO4和H3BO3用量相对较少，试剂总量也比电热板消解用量少。相对而言，微波消解耗时短，试剂用量少，处理效率高。

微波消解是利用微波的穿透性和激活能力进行加热，微波产生的高频交变磁场可使分子极化产生相互摩擦而获得能量，使样品与试剂接触面积增大，大大缩短样品处理时间，热解效率高，节省能源[8-9]。微波消解快速、准确、高效、酸耗少、污染小、对操作人员伤害小。试验所用阳极泥样品消解难度较大，而采用微波加热，消解效果较好。

表2 电热板、微波消解过程时间及效果

2.2 标准曲线

按1.5.1所述配制As、Ni、Cu 混合标准溶液，在ICP-OES仪器工作条件下分别测定As、Ni、Cu 的吸光强度，绘制标准曲线,结果如图1～3所示。

图1 As元素标准曲线

图2 Ni元素标准曲线

图3 Cu元素标准曲线

由图1～3看出，As、Ni质量浓度在0～10 mg/L范围内、Cu质量浓度在0～50 mg/L范围内符合比尔定律。3种金属元素线性关系较好,标准曲线回归方程分别为：

Asy=12.16x+7.25,r=0.999 8；

Cuy=217.89x+19.72,r=0.999 95；

Niy=1 040x+299.880,r=0.999 94。

其中，r为相关系数。

2.3 方法精密度

称取0.100 0 g阳极泥，微波消解，平行测定As、Ni、Cu质量浓度，测定结果见表3。

表3 方法精密度测定结果(n=4)

由表3看出：采用微波消解，同一样品的测定相对标准偏差介于0.26%～0.48%之间，方法精密度较好。微波消解在密闭设备中进行，过程更易控制，可控性好。

2.4 方法回收率

采用加标回收法可以判定分析结果的准确度[10-11]。各金属加标量为样品中相应金属量的0.5～1.5倍。消解样品定容至100 mL，用ICP-OES法测定每种元素3次，加标回收试验结果见表4。

表4 加标回收试验结果

从表4看出：微波消解法对各金属的回收率在94.01%～100.50%之间，说明测定结果准确可靠，符合要求。

2.5 样品测定结果比对

将本方法As测定结果与企业As测定结果进行比对，每个样品进行3次以上测定，预处理样品质量为0.1 g，定容体积为0.1 L。

表5 As元素测定结果比对

由表5看出：对于相同样品，2种方法的测定结果的相对标准偏差分别为0.16%和0.23%，均符合测定要求，表明测定结果准确可靠。

3 结论

1)微波消解和电热板消解都能完全消解阳极泥，但电热板用硝酸、盐酸、高氯酸和氢氟酸，而微波消解仅用盐酸和氢氟酸，而且可一步消解完成，试剂用量少，消解时间短，样品前处理效率高。

2)微波消解同一样品，测定结果的相对标准偏差在0.26%～0.48%之间，金属回收率在94.01%～100.50%之间，方法精密度高，测定结果准确可靠。

3)选用合适的酸且在适宜的消解条件下，微波消解法能完全消解阳极泥，保证测定结果的准确度和精密度。

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Determination of As,Ni,Cu in Anode Mud by Microwave Decomposition ICP-OES

HUANG Ling,CAI Zongping,FANG Hongsheng,LIN Xinsen,WANG Wenxiang

(KeyLaboratoryofHeavyMetalPollutionPreventionandComprehensiveUtilizationofResources,GuangdongPolytechnicofEnvironmentalProtectionEngineering,Foshan528216,China)

The digestion of anode mud by hot plate and microwave digestion instrument for determining As,Ni,Cu by ICP-OES were researched.The results show that the anode mud can be digested by the two methods at the appropriate acidity and conditions,but the microwave digestion take shorter time and has better digestion efficiency.The relative standard deviations of determination results by microwave digestion for the metal elements in a same sample are in the range of 0.26%-0.48%，the recoveries are in the range of 94.01%-100.50%.The method meets the determination requirements,and can be used in the process of monitor relevant hazardous wastes and extracting valuable metals from solid wastes.

anode mud；microwave digestion;metal；determination；ICP-OES

2016-09-13

2015年广东省级环保专项资金专题研究项目(粤财工[2015]318号);2015年广东省级财政技术研究与开发补助费用项目(粤财工[2015]639号);2016年广东大学生科技创新培育专项资金资助项目(粤财教[2016]65号)；2015年佛山市科技计划项目(2015AB004322)；广东环境保护工程职业学院科研项目2013年度院长基金课题(KY201301001，KY201302001)。

黄玲(1973-),女,湖北武汉人，硕士，高级讲师,主要研究方向为分析化学和环境检测。E-mail：534106694@qq.com。

王文祥(1972-)，男，安徽安庆人，博士研究生，高级工程师，主要研究方向为固体废弃物资源综合利用、重金属污染防治与环境修复。E-mail:wwxiang110@163.com。

O657.31

A

1009-2617(2017)03-0247-04

10.13355/j.cnki.sfyj.2017.03.019