電感耦合等離子發(fā)射光譜儀對垃圾滲濾液重金屬含量的測定

垃圾滲濾液是垃圾在堆放和填埋過程中由于發(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。

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

本次為測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垃圾滲濾液進(jìn)行了前處理，并測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)純級濃硝酸

過氧化氫

新制備的二次去離子水

某垃圾填埋場采集的垃圾滲濾液

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過氧化氫和5mL濃硝酸，放置于通風(fēng)櫥內(nèi)靜置。待溶液無大量氣泡產(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，通過電熱板加熱濃縮，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)行測定比較。

精密度和加標(biāo)回收率測定

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次測定，測定結(jié)果進(jìn)行平均值和相對標(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)行測定，測定結(jié)果進(jìn)行加標(biāo)回收率計(jì)算。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

樣品測定均值與精密度測定結(jié)果的比較

消解樣品結(jié)果測定

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

1. 采用不同的消解方式后經(jīng)ICP測定發(fā)現(xiàn)兩種方法的測定值相差不大，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定值均小于微波消解樣品的測定值，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含量低，已接近儀器的測定下限。

樣品加標(biāo)回收率的比較

通過對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%，說明垃圾滲濾液經(jīng)過兩種消解處理均會(huì)造成重金屬元素的損失，從而造成測定結(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，說明測定銅、鋅等7種元素的垃圾滲濾液采用微波消解相對電熱板消解元素?fù)p失率更低，測定結(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

通過對垃圾滲濾液進(jìn)行測定分析發(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定時(shí)，采用微波消解法對垃圾滲濾液進(jìn)行前處理更具優(yōu)勢。但應(yīng)注意，在微波消解過程中，應(yīng)特別注意溶液的轉(zhuǎn)移過程，避免誤差出現(xiàn)從而影響測定結(jié)果的精密度和可靠性。