原子荧光法测定固体废物浸出液中的砷

2022-09-10

固体废物 (简称固废) 是指人们在从事生产和生活时所废弃的各种固体和泥状物质, 主要包括城市生活垃圾、农业废弃物和工业废渣[1]。固废在不规范填埋处理、推存、或经无害化处理, 其中有害成分在酸性降水的影响下, 从废物中浸出而进入环境中 (HJ/T299-2007) , 危害到人们赖以生存的环境。随着人们对生活环境及环境保护的关注越来越高, 固体废物的危害已引起有关部分关注。目前我国加强了对固废污染管理与防治, 对固废中危险废弃物的班别制订了国家标准 (GB5085.7-2007) , 浸出毒性中重金属含量是重要指标[1], 而砷含量是其中之一。砷可以引起肝、肾、心等实质器官的损坏[2]。测定砷的方法有冷原子荧光法、等离子体质质谱法和原子荧光法等, 本文利用原子荧光法测定固体废物浸出液中砷是一种精密度高、准确度好、快速有效的方法。

一、实验部分

1. 主要仪器与试剂

双光道原子荧光光谱仪 (AFS-9700) , 自动进样系统。便捷式p H计 (梅特勒-托利多仪器 (上海) 有限公司) ;固体废弃物浸出设备TCLP (美国安诺ENV-6)

硫脲 (CH4N2S) , 抗坏血酸, 硼氢化钾 (KBH4) :分析纯;其他试剂为优级纯, 水为去离子水。

固体废物镍渣为某厂废弃堆放物。

2. 溶液配制

砷标准使用液 (1mg/L) :准确量取10m L砷标准溶液 (100mg/L, GSB 07-1275-2000) 于1000m L容量瓶中, 加水稀释至标线, 混匀。

硫脲-抗坏血酸还原剂:称取10g硫脲和10g抗坏血酸用水溶解, 溶度为5%, 稀释至200m L (使用前配制) 。

硼氢化钾 (KBH4, 2%) -氢氧化钠 (0.5%) :称取16g硼氢化钾和4.0g氢氧化钠用水溶解, 稀释到800m L, 做为载流液。

盐酸溶液 (5%) :取40m L浓盐酸, 稀释到800m L。

浸提剂:将质量比为2:1的浓硫酸和浓硝酸混合液加入到试剂水 (1L水约2滴混合液) 中, 使p H为3.20±0.05。

3. 实验方法

(1) 样品处理

称取80.0g样品 (过9.5mm孔径的筛) 于浸取用的混合器中, 加入800ml试剂水 (含质量比2:1的硫酸和硝酸混合液约2滴) 。将浸出用的混合器固定在固体废弃物浸出设备上, 在室温下振荡18±2h, 通过过滤装置分离固液相。取25.0 m L上层清液, 加入4m L 5%硫脲抗坏血酸和4m L 5%HCl, 定容至25 m L, 上机分析。

二、结果与讨论

1. 仪器条件优化

原子荧光测定时灯电流、载气流量和负高压与测定方法的灵敏度有关, 灯电流过大容易引起自吸, 过小则灵敏度达不到要求, 经试验灯电流为15m A;载气流速过低, 降低荧光信号强度较弱, 过高, 则冲稀砷蒸气的浓度, 降低荧光信号强度[1], 使测定灵敏度降低, 载流流速最佳速度为400min/L。

2. 硫脲抗坏血酸的选择

在酸性介质中, 硫脲-抗坏血酸作为氧化剂, 把五价砷被还原成三价砷。不同浓度的硫脲-抗坏血酸会影响砷元素的还原能力, 实验表明, 硫脲-抗坏血酸为5%, 能把样品中的五价砷完成转化成三价砷, 能满足实验要求。

3. 载流溶液浓度的选择

探讨了实验中不同浓度的硼氢化钾及盐酸载流, 实验结果表明, 最佳的载流溶液浓度为硼氢化钾为2%和氢氧化钠为0.5%, 盐酸溶液为5%, 此时, 在优化仪器条件下, 砷的荧光强度最强, 最稳定。

4. 方法检测限、精密度和准确性试验

准确量取砷标准溶液0.0、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 m L于100m L比色管中, 加入16m L 5%硫脲抗坏血酸和16m L 5%HCl, 定容至100m L, 在选定的原子荧光分析条件下, 测定其荧光强度, 以荧光强度对汞浓度绘制标准曲线, 得线性回归方程, y=199x-11.5, R2=0.9999。方法检测限按照公式MDL=t (n-1, 0.99) s (其中t=3.143, S为标准偏差) 计算。按优化仪器后, 测定空白平行11次, 得出检出限为0.03ug/L。

准确配制6.0 ug/L的砷标准溶液, 以最优化条件, 连续测定10次, 计算其浓度的RSD为0.3%。以砷标准样品验证方法的准确性, 实验结果都在砷标准样品的不确定范围内, 由此得出本方法的精密度和准确性良好, 符合实验要求。