微波消解-原子吸收法測(cè)定太陽能電池行業(yè)廢水處理后污泥中的銅、鋅、含量

任旭鋒，王長(zhǎng)智，李嬌英

（1.浙江省環(huán)境保護(hù)科學(xué)技術(shù)研究院，浙江杭州310007；2.浙江育英職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江杭州310018）

微波消解-原子吸收法測(cè)定太陽能電池行業(yè)廢水處理后污泥中的銅、鋅、含量

任旭鋒1，王長(zhǎng)智1，李嬌英2

（1.浙江省環(huán)境保護(hù)科學(xué)技術(shù)研究院，浙江杭州310007；2.浙江育英職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江杭州310018）

參考環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)《固體廢物鎳銅的測(cè)定》和《固體廢物鉛鋅隔的測(cè)定》優(yōu)化了原子吸收儀工作參數(shù)和微波消解條件，建立了微波消解-原子吸收法測(cè)定太陽能電池行業(yè)廢水處理后污泥中的銅和鋅元素的分析方法，方法的檢出限范圍為0.001～0.009mg/L，方法加標(biāo)回收率93.3%～109%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD均小于5%。

微波消解；原子吸收；污泥；金屬

1 前言

隨著太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的廣泛使用,作為與其配套的電池生產(chǎn)企業(yè)也越來越多，與之對(duì)應(yīng)的廢水處理量也不斷提高，廢水處理過程中的污泥總量也在快速增加[1]，這些污泥中含有大量的有毒重金屬，可以提取回收利用。因此，測(cè)定污泥中的重金屬含量具有重要意義。目前，污泥中重金屬元素的測(cè)定方法有分光光度法、原子吸收法等，其中原子吸收法是測(cè)定重金屬元素應(yīng)用最廣的方法[2]。在消解污泥的前處理方法中，傳統(tǒng)的消解操作時(shí)間長(zhǎng)，揮發(fā)元素易損失，易污染環(huán)境，且樣品消化的不徹底。而微波消解可以克服易揮發(fā)元素的損失和滿足多元素同時(shí)測(cè)定的要求，同時(shí)微波消解具有操作簡(jiǎn)便，溶劑用量少以及樣品消化完全的優(yōu)點(diǎn)。本文介紹了微波消解-原子吸收法測(cè)定污泥中的銅、鋅含量的方法，具有快速、準(zhǔn)確、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要儀器及試劑

2.1.1 主要試劑（優(yōu)級(jí)純）

硝酸、鹽酸、氫氟酸；銅、鋅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液為國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心，濃度均為500 mg/L；

2.1.2 主要儀器

CT410福斯樣品粉碎機(jī)；WX-8000型微波消解系統(tǒng)；島津AA-6300原子吸收分光光度計(jì)。

2.2 樣品采集及其處理

污泥采集自壓濾機(jī)下污泥，經(jīng)自然風(fēng)干，用樣品粉碎機(jī)磨碎，過100目篩，然后在105℃烘干4小時(shí)，放入干燥器中冷卻備用。

2.3 測(cè)定條件及參數(shù)

按照樣品中各元素含量確定空氣-乙炔火焰原子吸收法、氘燈扣背景方式進(jìn)行測(cè)定，詳細(xì)見表1。

表1 原子吸收工作條件

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

根據(jù)儀器工作條件來繪制銅、鋅元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線詳細(xì)見表2。

表2 銅、鋅元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.5 樣品的測(cè)定

取0.5 g制備好的污泥樣品放于聚四氟干鍋中，參考環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)《固體廢物鎳銅的測(cè)定》和《固體廢物鉛鋅隔的測(cè)定》［3-4］用10 mLHCl-5 mLHNO3-5 mLHF-5 mLHClO4為樣品常規(guī)濕法消解，消解液通過原子吸收儀表1來測(cè)定污泥中的銅、鋅重金屬含量。

2.6 微波消解條件的研究

2.6.1 微波消解中樣品加入量及消解試劑的影響

污泥樣品含有各種金屬及硅的化合物，HNO3、HCl、HF或其混合物能達(dá)到較好的消解效果，因而，實(shí)驗(yàn)選取污泥樣品量和消解試劑用量作為影響因素，按照試驗(yàn)所用的微波消解系統(tǒng)要求，消解液體積不能超過10 mL，通過表3確定，若樣品量控制在0.3 g及以上，樣品消解不完全；若樣品量在0.15 g左右，可達(dá)到消解完全的目的，因考慮到樣品量若小樣0.1 g，方法的準(zhǔn)確性受到一定影響，所以樣品加入量在0.15~ 0.25 g進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)選擇L9（34）正交表，4個(gè)影響因素為：樣品量（A）、HCl用量（B）、HNO3用量（C）、HF用量（D），按照表4微波消解升溫程序?qū)悠愤M(jìn)行消解，平行5次測(cè)定，各因素所選水平見表5，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表見表6，

表3 不同樣品量的消解效果

表4 微波消解儀消解條件

表5 樣品量與酸實(shí)際的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素和水平

表6 樣品量與酸試劑的正交設(shè)計(jì)方案

3 結(jié)果與討論

3.1 微波消解條件的確定

通過環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)常規(guī)濕法全量消解后測(cè)定的銅和鋅元素含量（見表7）來確定微波消解污泥最佳取樣量和消解試劑配比。

表7 全量消解和正交實(shí)驗(yàn)消解測(cè)定的污泥銅、鋅質(zhì)量濃度

從表7對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出取樣量（A）對(duì)樣品的消解效果影響最顯著，HCl（B）、HNO3（C）、HF（D）用量的影響相對(duì)較小，另外，從消解原理分析，微波可對(duì)樣品內(nèi)部直接加熱，微波也能直接進(jìn)入樣品內(nèi)部不需要借助于介質(zhì)的傳導(dǎo)，但是會(huì)受樣品量的影響，樣品量大時(shí)會(huì)導(dǎo)致微波熱損失增加，微波消解時(shí)間變長(zhǎng)，因此，樣品取樣量要合適，土壤樣品的微波消解的最佳取樣量為0.2 g，消解所用的酸的配比見表8。

表8 最佳取樣量和消解試劑配比

3.2 最低檢出限

按照實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)樣品空白溶液進(jìn)行重復(fù)11次測(cè)定，取3倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差除以曲線斜率銅、鋅元素的檢出限，結(jié)果見表9

表9 銅、鋅元素的檢出限（mg/L）

3.3 精密度

按試驗(yàn)方法對(duì)污泥樣品進(jìn)行7次重復(fù)分析，計(jì)算銅和鋅的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（見表10）。結(jié)果表明，對(duì)銅和鋅的檢測(cè)其相對(duì)偏差均小于5%，符合檢測(cè)要求。

表10 精密度試驗(yàn)

3.4 回收試驗(yàn)

在與測(cè)定樣品相同的條件下，分別平行3次做同一加標(biāo)量的回收測(cè)定，加標(biāo)回收率見表11。由表可以看出銅的加標(biāo)回收率在96.3%～109%，鋅的加標(biāo)回收率93.3%~100%。

表11 加標(biāo)回收率試驗(yàn)

4 結(jié)論

（1）通過微波消解的實(shí)驗(yàn)摸索和正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定了微波消解污泥樣品的最優(yōu)樣品加入量、消解試劑種類和配比。即樣品量0.20 g，HCl2.0 mL、HNO34.0 mL、HF0.5 mL。

（2）通過優(yōu)化后的微波消解與環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)常規(guī)濕法全量消解的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，兩種處理方法結(jié)果無顯著性差異，微波消解法可以替代常規(guī)濕法全量消解。

（3）應(yīng)用微波消解-原子吸收法測(cè)定太陽能電池行業(yè)廢水處理后污泥中的銅和鋅元素，改方法檢出限、精密度、回收率均能滿足污泥的分析要求。

[1]王洪臣.我國污水處理業(yè)的發(fā)展歷程與未來展望[J].環(huán)境保護(hù)，2012（15）:19-22.

[2]董仁杰.火焰原子吸收光譜法測(cè)定污泥中銅鋅鉛隔鎳[J].理化檢驗(yàn)：化學(xué)分冊(cè)，2002,38（10）：500-501.

[3]固體廢物鎳銅的測(cè)定火焰原子吸收分光光度法[S]. 2013.07.

[4]固體廢物鉛鋅隔的測(cè)定火焰原子吸收分光光度法[S]. 2013.07.

1006-4184（2015）8-0050-04

2015-06-23