印染废水中锑含量测量方法探析

印染废水中锑含量测量方法探析

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摘要:目前我国工业发展很快,生产厂家数量逐年上升,印染厂只是众多工业厂家中的一类,每年会生产大量的印染废水,锑是废水中含量较多物质,会对环境造成污染。为给印染厂提供准确的锑含量检测报告,帮助其优化废水处理工艺,本文介绍了两种锑元素检测方法,以电感耦合等离子体质谱法为主要测量方法,对比原子荧光法,分析两类测量方法效果。

关键词:工业生产;印染废水;锑

锑元素是已知元素,其被归到元素周期表中,具有良好的亲硫性,兼具亲氧特性,若人长期与锑类化合物接触,身体中会逐步积累毒素,最终爆发癌症,可见在印染厂工作,生命时刻受到威胁。纺织染料中锑元素含量较多,有的厂家处理废水不够彻底,导致水污染,进而影响人体健康。鉴于此,本文介绍印染废水检测法,对其中锑元素含量重点检测,为监督部门提供检测方法,进而约束印染厂废水处理达标排放。

一、电感耦合等离子体质谱法测量锑含量

(一)实验流程

1.测量原理分析

在载气气流推动下,溶液进入到系统中,系统对溶液进行雾化操作,雾气向等离子体中心区靠近。保持高浓度惰性气体,并让系统处于高温状态,雾气被蒸发,进行解离、电离等一系列反应,雾化气体变成带正电荷的离子,经由相关系统完成离子收集工作,然后将收集到的离子向谱仪传输,离子质荷比是质谱仪对离子进行分离的主要依据,经过分离的离子,在计算机中显示出质朴峰强度,从而得到锑在废水中的含量。

2.设备和仪器

实验中所用设备较多,主要设备是7500a型电感耦合等离子体质谱仪,配合电子天平、微波消解仪等。

3.主要试剂

纯度大于99.99%的氩气,锑标准溶液,浓度为1000mg/L,调谐液,浓度为10g/L。准备20%的硝酸溶液,试验所用器皿均在20%硝酸溶液中浸泡24h以上,用超纯水清洗晾干后备用。

4.分析参数

参照电感耦合等离子质谱仪使用说明书,将器各项参数调节到最佳水平,灵敏度、分辨率等都仪器参数进行微调校核,保证实验前仪器精度处于较高水平。测试过程中,仪器氧化物、双电荷要同时满足标准规定,才能保证检测结果精确。其它工作参数设置为:1260W是RF发射装置需要达到的功率要求;高盐雾化室温度必须控制在2.0℃;采样深度设置为7.8mm。参数设置完成后,按照检测工艺完成锑含量检测[1]。

(二)实验结果讨论

1.处理优化

印染废水中有大量固体残留,锑在固体中也存在,为得到准确的检测结果,本次实验共设置三组微波消解体系,旨在找到最佳的微波消解处理条件。三组体系都使用5ml水样,第一组在其中加入5ml硝酸,第二组在其中加入2ml过氧化氢,第三组将前两组溶液都加进去。对印染废水进行消解处理,结果如下:第一组和第三组体系中固体被完全消解,溶液清澈透明,第二组消解效果较差,反应完成后有沉淀存在。根据实验结果,结合经济性原则,选择第一组溶液作为消解液,对样品进行处理。

2.线性范围

在0~200g/L范围内配制一标准系列溶液,对测定结果进行线性回归,线性方程为y=3.689×10-3+1.175×10-3,相关系数R为1,线性良好[2]。

2.检测限、定量限

用标准差法计算方法检出限和定量限,将空白溶液进样20次平行检测,计算其标准偏差,3倍标准差即为检出限,10倍标准差即为定量限。本次实验测得Sb检测限为0.064g/L,定量限为0.22g/L

4.加标回收

加标回收率的考察,可通过浓度水平为50g/L、20.0g/L、100g/L的加标回收实验得到相关数据,回收率计算结果如表一所示。

二、原子荧光法测量锑含量

目前国家废水监测标准中,规定使用原子荧光法对锑元素含量进行检测,为验证ICP-MS检测效果,将原子荧光法测量作为对照进行实验,比较两者结果对ICP-MS法加以确定。

(一)试验流程

1.测量原理

印染废水中锑多以五价形式存在,原子荧光法测量时,首先在水中加入硫脲等还原剂,再向水中加入硼氢化钾,经过一系列反应生成锑化氢,生成物质直接接入到氩气原子化器中,完成原子化过程。原子化器中的锑空心阴极灯对锑原子进行激发,进而出现原子荧光,立即检测荧光强度,从而得到锑含量。

2.仪器与试剂

原子荧光光度计型号为AFS-9760,结合纯水机、7500a型电感耦合等离子体质谱仪等仪器。

3.样品处理

取5ml样品放到相应器皿中,将相应浓度的硝酸-高氯酸5ml加入到样品中,将样品放在电热板上加热,观察样品有冒白烟现象时停止加热,然后让样品自然冷却。然后按照加入等量盐酸到样品中,再次加热样品,观察到有黄褐色烟冒完停止加热,将冷却样品准入容量瓶,定容到50ml,待测。

4.工作条件

仪器内维持280V负高压状态,荧光灯电流设定为80mA。原子化器中的气体流量控制为0.4L/min,同时屏蔽气流量控制为1L/min。读数时间设定为16S,允许有4S延迟时间,10mm是原子化器的设定高度[3]。

三、两种测量方法比较与讨论

(一)测量方法比较

1.线性、检测限比较

取不同浓度标准液等体积倒入准备好的器皿中,同时将标准溶液加硫脲抗坏血酸、盐酸等物质进行处理,得到相应浓度的融溶液,利用原子荧光法对标准溶液进行分析,然后将结果线性拟合起来,通过分析得出:在浓度为0.00~10.0μg/L情况下,线性关系良好,相关系数约为1。

同样用空白溶液进行平行实验,根据相关公式,计算出原子荧光法下的锑检出限,得到的检测限值为0.064μg/L。可见两种检测方法得到的线性均良好,检测限数值相同。

2.精密度、准确度比较

对样品进行处理,得到相同浓度的标准溶液,利用AFS、ICP-MS法分别对两瓶标准溶液进行检测,检测结果如表二所示,由表中数据可以看出,两种检测方法偏差不大,质控样标准值范围17.7μg/±1.4μg/L,检测结果均在标准值范围内,可见使用ICP-MS检测法得到的结果与原子荧光法一致。

检测标准书中规定的标准限值为100g/L,从表中可以看出,质控样测量值在标准规定范围内,但总锑含量C和D企业超标。

四、结束语

综上是对印染废水中总锑含量测量的相关介绍,电感耦合等离子体质谱法是目前推出的总锑含量新型检测法,经过实验验证,发现此方法可国家标准中规定的原子荧光法效果一致,得到的锑含量检测数据相当精确。但利用ICP-MS对废水检测,需要较高精度的仪器,维护成本高,很多检测单位都配备不起高精度仪器,目前正在研究如何降低此方法的检测成本。

参考文献

[1]田小利,林健.激光荧光法和电感耦合等离子体质谱法测定水中铀[J].化工管理,2018(10):41-45.

[2]姜洋,陈维,陆皓昀,等.原子荧光法和电感耦合等离子体质谱法测定地表水中砷、锑对比分析[J].分析仪器,2018(1):105-108.

[3]庞振兴,王贵玉,金伟,等.电感耦合等离子体质谱法测定硅铁中痕量铌、砷、锑[J].中国测试,2018(05):57-60.

[5]王伟,江小明,杨永,等.电感耦合等离子体质谱法测定生活饮用水中7种金属元素[J].食品安全质量检测学报,2017(03):333-336.

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