電感耦合等離子發(fā)射光譜儀對(duì)垃圾滲濾液重金屬含量的測(cè)定

垃圾滲濾液是垃圾在堆放和填埋過(guò)程中由于發(fā)酵、雨水沖刷和地表水、地下水浸泡而滲濾出來(lái)的污水。垃圾滲濾液金屬含量較高。垃圾滲濾液中含有十多種金屬離子，其中鐵和鋅在酸性發(fā)酵階段較高，鐵的濃度可達(dá)2000mg/L左右;鋅的濃度可達(dá)130mg/L左右，鉛的濃度可達(dá)12.3mg/L，鈣的濃度甚至達(dá)到4300mg/L。

曾通過(guò)對(duì)某填埋場(chǎng)的滲濾液處理情況進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該場(chǎng)污水處理過(guò)程還未能滿足污水達(dá)標(biāo)排放，受此影響，該填埋場(chǎng)的一級(jí)納污水體的水質(zhì)已經(jīng)明顯惡化。這一情況已經(jīng)引起當(dāng)?shù)夭块T(mén)的高度重視。垃圾滲濾液重金屬含量檢測(cè)重中之重。

本次為測(cè)定某地垃圾滲濾液中多種重金屬的含量，分別采用電熱板和微波消解兩種方法對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行了前處理，并測(cè)定了其中部分重金屬的含量。

實(shí)驗(yàn)方法和內(nèi)容

主要儀器和試劑

電感耦合等離子發(fā)射光譜儀（SPECTRO GREEN）

實(shí)驗(yàn)電熱板（格丹納，HT-300）

微波消解儀（格丹納，A8）

優(yōu)純級(jí)濃硝酸

過(guò)氧化氫

新制備的二次去離子水

某垃圾填埋場(chǎng)采集的垃圾滲濾液

實(shí)驗(yàn)步驟

樣品消解

電熱板消解步驟

量取50mL垃圾滲濾液于150mL錐形瓶中，加入5mL濃硝酸，蓋上表面皿，放置于電熱板上用120℃加熱，使溶液保持不沸騰狀態(tài)回流30min。 移去表面皿，蒸發(fā)溶液至5mL左右停止加熱。待冷卻后，加入3mL過(guò)氧化氫，繼續(xù)蓋上表面皿，并用120℃加熱至不再有大量氣泡產(chǎn)生。待溶液冷卻后，繼續(xù)加入過(guò)氧化氫，每次1mL，直至只有細(xì)微氣泡，移去表面皿，繼續(xù)加熱，直至溶液體積蒸發(fā)至5mL左右。溶液冷卻后，轉(zhuǎn)移定容至50mL容量瓶。

微波消解步驟

(HJ678-2013)。量取25mL垃圾滲濾液于消解罐中，加入1mL過(guò)氧化氫和5mL濃硝酸，放置于通風(fēng)櫥內(nèi)靜置。待溶液無(wú)大量氣泡產(chǎn)生后加蓋旋緊放入微波消解儀中進(jìn)行消解。消解程序設(shè)置為3min升溫至100℃，后恒溫2min。繼續(xù)升溫至180℃ ，恒溫10min，后待消解罐冷卻后將溶液轉(zhuǎn)移出來(lái)，通過(guò)電熱板加熱濃縮，最后轉(zhuǎn)移至25mL容量瓶定容。

考慮到ICP在檢測(cè)時(shí)方法的局限性，本文選擇鎘、鎳、鋅、銅、鉛、鉻、砷7種金屬元素進(jìn)行測(cè)定比較。

精密度和加標(biāo)回收率測(cè)定

將采集的滲濾液樣品分為若干份，每份的體積大于400mL，提取其中的12份平均分為2個(gè)組，分別量取50mL和25mL進(jìn)行電熱板和微波消解。消解后的樣品用ICP進(jìn)行3次測(cè)定，測(cè)定結(jié)果進(jìn)行平均值和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算。

從2個(gè)組剩余的樣品再次量取50mL和25mL，按照各自的測(cè)定結(jié)果分別加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，加標(biāo)量范圍控制在樣品中待測(cè)物含量的0.5~2.0倍，加標(biāo)體積盡可能小。然后將加標(biāo)的樣品按各自組類分別進(jìn)行電熱板和微波消解。消解后的樣品用ICP進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果進(jìn)行加標(biāo)回收率計(jì)算。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

樣品測(cè)定均值與精密度測(cè)定結(jié)果的比較

消解樣品結(jié)果測(cè)定

從上表可以看出，兩種消解方式處理后樣品的測(cè)定值均在垃圾滲濾液重金屬含量的范圍之內(nèi)，表明測(cè)定結(jié)果的可信度高。

1. 采用不同的消解方式后經(jīng)ICP測(cè)定發(fā)現(xiàn)兩種方法的測(cè)定值相差不大，表明電熱板法和微波法作為垃圾滲濾液進(jìn)行重金屬測(cè)定的前處理手段均比較成熟。

2.采用電熱板消解作前處理的樣品測(cè)定值均小于微波消解樣品的測(cè)定值，這主要是由于電熱板消解時(shí)滲濾液樣品始終處于敞口體系，致使樣品的損失率高于采用密封體系的微波消解。

3.電熱板消解樣品的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均略小于微波消解的樣品值，這與前人的研究結(jié)果不同，其原因是采取的微波消解有轉(zhuǎn)移溶液并加熱濃縮過(guò)程，造成樣品溶液有不同程度損失。

4.兩種消解方法下鎘元素的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均明顯大于其它元素，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是此次所選取的垃圾滲透液中鎘元素的絕對(duì)含量低，已接近儀器的測(cè)定下限。

樣品加標(biāo)回收率的比較

通過(guò)對(duì)比兩種消解方法的加標(biāo)回收率發(fā)現(xiàn)，7種元素的加標(biāo)回收率范圍在88.7% ~99. 7%之間，均低于100%，說(shuō)明垃圾滲濾液經(jīng)過(guò)兩種消解處理均會(huì)造成重金屬元素的損失，從而造成測(cè)定結(jié)果較真實(shí)值偏低。采用微波消解的樣品加標(biāo)回收率均略高于電熱板消解的樣品，說(shuō)明測(cè)定銅、鋅等7種元素的垃圾滲濾液采用微波消解相對(duì)電熱板消解元素?fù)p失率更低，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度更高。同時(shí)本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用電熱板消解的樣品中Pb的加標(biāo)回收率低于90%根據(jù)相關(guān)研究，究其主要原因是在消解過(guò)程中，溫度的控制以及消解結(jié)束時(shí)機(jī)的把握尚存在一定的偏差，有待于進(jìn)一步提高和改進(jìn)。

結(jié)論

通過(guò)對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行測(cè)定分析發(fā)現(xiàn)，采用電熱板和微波消解作為前處理方法均能較為準(zhǔn)確的測(cè)定垃圾滲濾液中的銅、鋅等7種重金屬元素，兩種消解方法等效可行。從樣品損失率以及準(zhǔn)確度看，微波消解時(shí)樣品始終處于密閉體系，損失率低，樣品的測(cè)定值準(zhǔn)確性更高，可信度更強(qiáng)因此在垃圾滲濾液重金屬測(cè)定時(shí)，采用微波消解法對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行前處理更具優(yōu)勢(shì)。但應(yīng)注意，在微波消解過(guò)程中，應(yīng)特別注意溶液的轉(zhuǎn)移過(guò)程，避免誤差出現(xiàn)從而影響測(cè)定結(jié)果的精密度和可靠性。