電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定固廢質(zhì)控樣中的11 種元素含量

1 前言

固體廢物如果不經(jīng)正確處置后排入環(huán)境中，其中一些有毒成份如金屬元素就會污染河流、 湖泊或海洋或者進(jìn)入土壤，使得這些水體和土壤受到污染。 由于固廢中的金屬元素具有不能 被生物降解的特性，一旦金屬元素進(jìn)入水體和土壤，往往難以清除，并且會通過食物鏈在生 物體內(nèi)富集，最后進(jìn)入人體，嚴(yán)重危害人民的身體健康。因此，要推進(jìn)固體廢物安全處理處 置，實(shí)現(xiàn)固體廢物的科學(xué)管理和無害化處置，科學(xué)準(zhǔn)確地監(jiān)測固體廢物中的金屬元素，對于 保護(hù)環(huán)境具有重要的意義。

針對各類固體廢物，國家發(fā)布了 131 條標(biāo)準(zhǔn)，分別規(guī)定了固廢的管理、控制標(biāo)準(zhǔn)、金屬 元素及各類致癌物的測定方法。現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)中，測定固體廢物中金屬元素的方法有電感耦合 等離子體發(fā)射光譜法 (ICP-OES) 、火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法、X 射線熒 光光譜法、原子熒光光譜法。其中利用 ICP-OES 測定固體廢物中金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)有 1 項，是 《固體廢物 22 種金屬元素的測定 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》  (HJ 781-2016) 。

本文采用 型 ICP-OES 對固體廢物質(zhì)控樣 RMH-G001 中的鋇、銅、錳、鉛、 鍶、鎘、鈷、鉻、鎳、銻、鋅 11 種元素含量進(jìn)行測試，標(biāo)準(zhǔn)樣品的測試含量均滿足質(zhì)控樣的 不確定度要求，測試數(shù)據(jù)具有較好的平行性和準(zhǔn)確性，可以作為固體廢物中多元素的分析方 法。

關(guān)鍵詞：ICP-OES；固廢；環(huán)境

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1  儀器

表 1  電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀及超級微波消解儀

表 2  電感耦合等離子發(fā)射光譜儀檢測參數(shù)

2.2  試劑及標(biāo)準(zhǔn)品

試劑：優(yōu)級純硝酸、優(yōu)級純鹽酸、優(yōu)級純氫氟酸、優(yōu)級純高氯酸、優(yōu)級純雙氧水；

純水：18.25 MΩ·cm 去離子水；

標(biāo)準(zhǔn)溶液：  Ba、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Sb、Sr、Zn 單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，1000 μg/mL (國家有色金屬研究院) 。

2.3  樣品前處理

取固體樣品 0.25g (精確至 0.0001g) 置于超級微波消解管中，加入 5 mL 逆王水、0.5 mL 氫氟酸，按照設(shè)置好的消解程序進(jìn)行消解。冷卻后將樣品轉(zhuǎn)移至 25 mL 容量瓶中，用適量超 純水沖洗消解管，并將沖洗液一并轉(zhuǎn)入容量瓶中，用超純水定容。

表 3  超級微波升溫程序

圖 1  超級微波升溫曲線

2.4  標(biāo)準(zhǔn)曲線

用精密移液器分別精密量取各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液配制的混標(biāo)稀釋得到的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度梯度見 下表 4。

表 4  標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度梯度

3 結(jié)果和討論

3.1  標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

各元素分析譜線見下表 5 ，在表 4 濃度范圍內(nèi)，所有待測元素線性相關(guān)系數(shù)值均大于 0.9999 。以空白試樣連續(xù)分析 11 次所得測定值的 3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所對應(yīng)的樣品濃度作為儀器檢 出限，各元素檢出限見表 5。

表 5  測定元素分析譜線、線性相關(guān)系數(shù)及檢出限

3.2  精密度測試

對 7 個平行樣分別測試，其結(jié)果精密度 RSD%在 0.577% ~ 2. 12%之間，證明平行樣之間 平行性較好，可以用于實(shí)際樣品分析。

表 6  固廢質(zhì)控樣 RMH-G001 精密度測試結(jié)果(單位：mg/kg)

3.3  準(zhǔn)確度測試

利用上述方法對固廢質(zhì)控樣 RMH-G001 進(jìn)行測試，測試結(jié)果見下表 7 。結(jié)合測定數(shù)據(jù)與 質(zhì)控樣證書要求，每個樣品各元素測定值均在質(zhì)控樣的真值范圍內(nèi)，證明該數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

表 7  固廢質(zhì)控樣 RMH-G001 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測試結(jié)果 (單位：mg/kg)

針對樣品的實(shí)際上機(jī)濃度對樣品中各元素進(jìn)行加標(biāo)測試，每個元素按照其元素含量選擇合適的濃 度進(jìn)行加標(biāo)，測試結(jié)果如下表 8 所示，樣品中各元素加標(biāo)回收率在 95.0 ~ 106%之間，表明實(shí)際樣品 加標(biāo)測試具有較好的加標(biāo)回收率。

表 8  樣品加標(biāo)回收率測試結(jié)果 (單位：mg/kg)

4 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)采用超級微波消解固廢質(zhì)控樣，以  型 ICP-OES 測定固廢中 Ba、Cd、 Co 、Cr 、Cu 、Mn 、Ni 、Pb 、Sb 、Sr 、Zn11 種元素含量，各元素測定值均在真值范圍內(nèi)，所 建立標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)均大于 0.9999 ，精密度測試 RSD%在 0.577% ~ 2. 12%范圍內(nèi)， 加標(biāo)回收率在 95.0 ~ 106%之間； 以上一系列方法學(xué)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明本文所開發(fā)的方法有效可 行，該方法可以應(yīng)用于固廢中鋇、鎘、鈷、鉻、銅、錳、鎳、鉛、銻、鍶、鋅 11 種元素含量 測試，并具有較好的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

5 附錄

5.1 設(shè)備與耗材方案

一、   標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)樣系統(tǒng)配置詳情

二、   超級微波化學(xué)工作站配置詳情

三、試劑及標(biāo)準(zhǔn)品