工业废水中重金属铜、铅、锌、镉、镍等含量检测研究

赵荣龙，陈俊华，谢晓鑫，朱子贤

（1.昆明滇池水务环境监测有限公司，昆明 650200；2.云南铜业股份有限公司西南铜业分公司，昆明 650102）

在火法炼铜过程中，烟气制酸工序会产生许多污酸，其间产生的废水和废气都含有一定的重金属，若重金属元素超标，会对环境和人体造成很大的危害。目前，常见的重金属检测方法主要有电化学法和光谱分析法。某火法炼铜企业废水经供排水车间处理后，其中依然含有部分重金属，如铜（Cu）、铅（Pb）、锌（Zn）、镉（Cd）、镍（Ni）等。下面利用原子吸收光谱法检测该企业排放废水的各重金属含量。

1 试验部分

1.1 主要仪器和试剂

主要仪器为赛默飞ICE3000型原子吸收光谱仪，其试验条件如表1所示。原子吸收光谱仪电源的视在功率为300 VA，输入电压为100～240 V，频率范围为50～60 Hz。原子吸收光谱仪的特征浓度为：铜0.041 mg/L，铅0.100 mg/L，锌0.013 mg/L，镉0.032 mg/L，镍0.063 mg/L。其检出限为：铜0.004 5 mg/L，铅0.013 mg/L，锌0.003 3 mg/L，镉0.002 8 mg/L，镍0.008 mg/L。

表1 试验条件

主要试剂有：硝酸（优级纯）、硝酸（1+1）、盐酸（1+1）；铜标准储备液、铅标准储备液、锌标准储备液、镉标准储备液和镍标准储备液（浓度均为1 000 μg/mL）。铜、铅、锌、镉、镍标准储备液的制备方法为：称取经过稀盐酸清洗并且干燥后的0.100 0 g满足光谱分析要求的纯金属，再用50 mL硝酸（1+1）低温完全溶解，然后将其移入100 mL容量瓶中，用纯水稀释至相应刻度，摇匀。

1.2 检测方法

1.2.1 样品检测前处理

吸取适量水样置于250 mL烧杯中，加入5～10 mL硝酸（优级纯）于电热板上，低温加热溶解至尽干，取下冷却，吹洗表皿及杯壁，再加入5 mL硝酸（1+1），加热煮沸后取下冷却，移入50 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至相应刻度，摇匀。另外，取适量硝酸溶液，按照相同步骤制备空白样品。

1.2.2 标准曲线溶液的配制

取适量的铜、铅、锌、镉、镍标准储备液分别加入100 mL容量瓶中，使用硝酸或盐酸进行定容，配制一系列标准曲线溶液。其中，铜标准曲线溶液的浓度分别为0.50 μg/mL、1.00 μg/mL、2.00 μg/mL、3.00 μg/mL和5.00 μg/mL，铅标准曲线溶液的浓度分别为 0.50 μg/mL、0.80 μg/mL、1.00 μg/mL、1.50 μg/mL和2.00 μg/mL，锌标准曲线溶液的浓度分别为0.10 μg/mL、0.50 μg/mL、1.00 μg/mL、1.50 μg/mL和2.00 μg/mL，

镉标准曲线溶液的浓度分别为0.10 μg/mL、0.50 μg/mL、1.00 μg/mL、1.50 μg/mL和2.00 μg/mL，镍标准曲线溶液的浓度分别为0.50 μg/mL、1.00 μg/mL、2.00 μg/mL、3.00 μg/mL 和 5.00 μg/mL。

1.2.3 样品检测

首先调试好设备的稳压电源，正常后打开仪器电源和计算机，然后选取合适的元素灯并预热15～20 min，再打开乙炔气阀，调整出口压力为0.06～0.09 MPa。确认满足点火条件后，点火，再按照小节1.1试验条件，用纯水调零。首先测定标准曲线溶液的吸光度，利用计算机绘制标准曲线，然后测定待测试液的吸光度，通过仪器测试直接读出样品的金属浓度，最后通过计算得出水样中各元素的准确浓度。

1.3 计算

仪器测定数据准确与否取决于仪器精度，所以分析之前根据式（1）消除数据误差，保证标准曲线的准确度与精密度。

式中：为待测试液中被测元素（铜、铅、锌、镉、镍）的浓度，mg/L；为原子吸收光谱仪测定值，mg/L；为试液分取比。

2 试验讨论

2.1 仪器对测定结果的影响

仪器工作环境对试验数据准确度和精密度有一定影响，所以必须确保仪器内部和外界环境稳定。仪器要做好防尘、防振、防腐蚀，避免阳光直射，保证光源稳定，满足说明书要求的安装和使用环境条件，同时确保狭缝宽度稳定，以减少谱线重叠，所以狭缝宽度应稳定控制在0.2 nm。严格按要求使用仪器标配的空心阴极灯，空心阴极灯每次使用前必须预热10～15 min，更换空心阴极灯前必须关闭电源；保持样品清亮透明，无悬浮杂质和沉淀，有悬浮杂质和沉淀的溶液需要过滤；设备应选择稳定地点，避免振动，保持水平；合理选择燃气与助燃气的流量和比例，使出口压力稳定在0.05～0.10 MPa。

2.2 测定结果分析

该火法炼铜企业废水经供排水车间处理后，选取10份水样，严格按照本文检测方法进行铜、铅、锌、镉、镍的浓度分析，测定结果如表2所示。

表2 处理后水样测定结果

水样中，铜、铅、锌、镉、镍的最高浓度分别为0.02 mg/L、0.03 mg/L、0.08 mg/L、0.03 mg/L、0.05 mg/L，其平均值分别为0.01 mg/L、0.01 mg/L、0.04 mg/L、0.01 mg/L、0.02 mg/L。根据相关排放标准，水样的各重金属浓度都小于限值要求，合格率为100%。

3 结论

该火法炼铜企业废水经供排水车间处理后，本研究利用原子吸收光谱法检测水样的铜、铅、锌、镉、镍等重金属含量，可以很好地保证检测结果的准确度和精密度。检测前必须区分并保存好样品，对其进行必要的预处理。试验人员必须严格按照标准分析方法进行操作，避免各类污染，确保试验结果准确，从而有效控制工业废水污染，保护生态环境。