齊鐵銘，金 麗

（吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局研究所，吉林長春 130000）

·分 析·

電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP－OES）法測定城市污泥中的磷、鉀、鉻、銅、鉛、鋅、鎳

齊鐵銘，金 麗

（吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局研究所，吉林長春 130000）

采用四酸溶樣法處理試樣，利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP－OES）法直接測定城市污泥中的磷、鉀、鉻、銅、鉛、鋅、鎳含量，篩選了溶樣方法，優(yōu)化了測試條件。方法檢出限分別為100 μg／g、500μg／g、15μg／g、1.5μg／g、5.0μg／g、15μg／g、5.0μg／g，精密度（RSD）小于2%，準確度（RE）在3.5%以下，回收率在96%～104%之間，均滿足分析測試要求。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法；四酸溶樣；多種元素；污泥

隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展和城市化進程的加快，以及環(huán)境保護意識的提高，我國城市污水處理的規(guī)模不斷擴大，處理能力也不斷提高，污泥的排放量持續(xù)增加。這些污泥不僅含有大量的有機質(zhì)和豐富的N、P等植物生長營養(yǎng)物質(zhì)，而且還含有大量的金屬元素。如何經(jīng)濟、合理地處理、利用污泥，已成為國際上共同關(guān)注的課題，其中實現(xiàn)污泥農(nóng)用成為一條切實可行的路。為了給污泥的綜合利用提供重要的技術(shù)指標，同時又有效地監(jiān)控污水處理的工藝，快速、簡便、準確地測定污泥中金屬含量及有效肥料元素含量顯得尤為重要［1］。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP－OES）是近年發(fā)展迅速的分析方法［2，3］，可同時測定試樣溶液中的多種元素［4，5］，具有操作簡便、檢出限低、線性范圍寬、干擾小、分析結(jié)果準確可靠等特點，在現(xiàn)代分析檢測中具有不可比擬的優(yōu)點。但ICP－OES分析結(jié)果的質(zhì)量很大程度上取決于樣品的預處理，由于污泥等環(huán)境樣品基體復雜，且部分元素在預處理中易損失或被污染。目前污泥樣品消解普遍采用的無機酸敞開體系，方法費時、預處理使用試劑較昂貴、操作繁瑣，分析質(zhì)量難以保證。

采用四酸溶樣法作預處理，方法簡單，縮短消解時間，試驗使用試劑均為分析純即可，大大降低了試驗經(jīng)費，測出數(shù)據(jù)結(jié)果比國家標準常壓消解法更好，電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定污泥中P、K、Cr、Cu、Pb、Zn、Ni元素含量，充分發(fā)揮ICP－OES靈敏度高、重現(xiàn)性好、檢出限低、線性范圍寬的特點［6］，對國家一級標準物質(zhì)（GBW07303a、GBW07305a、GBW07454）進行分析測定，取得了良好的分析測試結(jié)果。

1 試驗部分

1.1 主要儀器與參數(shù)

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：PQ 9000（德國耶拿公司制），主要參數(shù)見表1。

表1 儀器主要參數(shù)

1.2 主要材料與試劑

試驗所用試劑硝酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸均為分析純（北京化工廠制），全部試劑和試液配制均采用去離子水。

標準儲備液：1 000μg／mL（國家標準物質(zhì)中心提供），制備混合標準系列，然后根據(jù)不同元素測定的需要，配成適當濃度的標準溶液，介質(zhì)均為5% HNO3。

因為PBL教學模式一般都是以小組的形式開展，所以，將學生進行合理地小組劃分是最為關(guān)鍵的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。小組劃分應該以激發(fā)學生的參與積極性和主動性為基礎(chǔ)，促使學生主動完成規(guī)定任務。教師則應對學生的英語口語水平進行綜合評判，并根據(jù)水平差異進行小組劃分，防止整體實力過強或者過弱。這樣一來，才可以進一步避免在討論的時候，出現(xiàn)強勢或弱勢極端群體。同時，教師還應在小組中，指定一名同學作為組長，負責小組成員的具體任務劃分，并對小組成員的活動與討論參與性進行實時監(jiān)督。這就需要小組組長既具備良好的英語口語水平，又要具有一定的組織與管理能力。

國家一級標準物質(zhì)（GBW07303a、GBW07305a、GBW07454中國地質(zhì)科學院地球物理化學勘查研究所制）。

1.3 試樣分解

1.四酸溶樣法：準確稱取0.250 0 g（精確至0.000 1 g）試樣于聚四氟乙烯塑料坩堝中，用去離子水濕潤，依次加入8 mL氫氟酸、1 mL高氯酸、3 mL鹽酸、5 mL硝酸，置于電熱板上，加熱分解試樣，蒸至白煙冒盡，取下冷卻，加入20%鹽酸2.5 mL浸取樣品，待冷卻后轉(zhuǎn)入25 mL比色管中，用去離子水稀釋至刻度，定容搖勻，放置澄清后取上清液上機待測。

2.國家標準常壓消解法：準確稱取0.250 0 g（精確至0.000 1 g）試樣于聚四氟乙烯塑料坩堝中。在通風櫥內(nèi)，向盛有樣品的聚四氟乙烯塑料坩堝中加入1 mL去離子水濕潤樣品，加入硝酸10 mL，蓋上玻璃表面皿于電熱板上加熱10 min。冷卻后再加入5 mL硝酸，蓋上玻璃表面皿加熱30 min。此時的棕黃色煙霧為硝酸氧化樣品所產(chǎn)生，待無黃色煙霧產(chǎn)生，表示消化反應完成。冷卻后加入少許去離子水及過氧化氫，加熱進行過氧化反應。持續(xù)每次加入1 mL過氧化氫，直至反應不再劇烈。注意：過氧化氫總加入量不超過10 mL。繼續(xù)加熱至溶液剩下5 mL，冷卻后加入10 mL鹽酸，蓋上玻璃表面皿加熱15 min。冷卻后加入少許去離子水加熱煮沸至溶液剩下10 mL。待冷卻后轉(zhuǎn)入25 mL比色管中，用去離子水稀釋至刻度，定容搖勻，放置澄清后取上清液上機待測。

1.4 標準溶液的制備

準確稱取GBW07302a、GBW07408國家一級標樣0.250 0 g，與樣品制備方法相同處理，試劑空白溶液作為標準空白，繪制成標準曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品前處理方法的選擇

試驗用四酸溶樣法和標準常壓消解法，對國家一級標樣GBW07303a、GBW07305a、GBW07454進行分析測試，結(jié)果詳見表2。

表2 標準樣品測試結(jié)果μg／g

2.2 元素分析線的選擇

污泥樣品中含量較高的元素有鉀、鈉、鈣、鎂、鋁、鐵和硅等。根據(jù)儀器譜線庫推薦分析元素波長，預選擇譜線之間干擾少、靈敏度適中的待測元素的2～3條作為分析線。用待測元素的標準溶液和標準樣品的溶液，在各分析線處分別進行掃描，得到相應的光譜譜圖，可直觀地觀察到各分析線及背景的輪廓、強度、光譜干擾的類型及干擾程度，從而選擇合適的分析線和背景扣除方式。本文選用的各待測元素的分析線及背景干擾扣除點見表3。

表3 元素分析線及背景干擾扣除點

2.3 基體干擾及消除

城市污泥樣品基體較復雜，光譜背景干擾較強，經(jīng)過多次試驗表明，采用四酸溶樣、標準樣品做標準曲線，與待測樣品相匹配是消除基體干擾的較好方法［7］。采用國家一級標準樣品水系沉積物GBW07302a、GBW07306和土壤樣品GBW07446、GBW07408、GBW07405制備的溶液，上機測定繪制成曲線來測定待測樣品，可有效消除試液鹽分及基體介質(zhì)不一致對測定結(jié)果的影響。

2.4 檢出限

在選定的最佳試驗條件下，采用四酸溶樣法對污泥樣品進行樣品制備，同步制備的試劑空白溶液連續(xù)測定11次，按式（1）進行檢出限D(zhuǎn)L的計算。

其中SD為空白信號的標準偏差，K為校準曲線的斜率。

通過計算得出電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP－OES）法測定污泥中的P、K、Cr、Cu、Pb、Zn、Ni等元素的方法檢出限見表4。

表4 各元素的方法檢出限

2.5 準確度和精密度

采用四酸溶樣－電感耦合等離子體發(fā)射光譜法對四個國家一級標準物質(zhì)進行11次的重復測定，測定結(jié)果見表5。

表5 方法的準確度與精密度

（續(xù)表5）

方法試驗的精密度用相對標準偏差（RSD）表示、準確度用相對誤差（RE）表示。由表5中各檢測數(shù)據(jù)可以看出，方法的精密度均小于2%，準確度均在3.5%以下，滿足測試要求［8］。

2.6 加標回收

按照試驗方法對2個國家一級標樣進行加標回收率試驗，結(jié)果見表6。

表6 方法的回收率試驗

從表6可以看出：測定結(jié)果的回收率在96%～104%之間，均滿足分析測試要求。

3 結(jié) 論

采用鹽酸－硝酸－氫氟酸－高氯酸無機混合四酸體系加熱消解樣品，使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP－OES）法測定污泥中的磷、鉀、鉻、銅、鉛、鋅、鎳，同經(jīng)典方法比較，縮短了分析周期，減少了分析流程，獲得了準確可靠的檢測結(jié)果，得到了較好的檢出限、準確度和精密度，拓寬了ICP－OES測試的應用范圍。

［1］ 劉波，張凌云，丁文捷.微波消解、ICP－AES快速測定污泥中的銅、鉛、鋅、鎘、鉻、鎳、錳和磷［J］.光譜實驗室，2004，21（4）：826－829.

［2］ 陳新坤.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法原理和應用［M］.天津：南開大學出版社，1987.196.

［3］ 劉珠麗，李潔，楊永強，等.微波消解－ICP－AES／ICP－MS測定沉積物中23種元素的方法研究及應用［J］.環(huán)境化學，2013，32（12）：2 370－2 376.

［4］ 呂水源，王凱云，劉偉，等.ICP－AES同時測定混合礦物素中的磷、鈣、鐵、銅、鋅、錳、鎂、鈷［J］.光譜實驗室，2003，20（2）：266－268.

［5］ 王水鋒，趙承易，劉培斌，等.高頻電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定官廳水庫底泥中的多種元素［J］.北京師范大學學報（自然科學版），2003，39（3）：365－370.

［6］ 馮先進，屈太原.電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP－MS）最新應用進展［J］.中國無機分析化學，2011，1（1）：46－52.

［7］ 劉信文，劉杰，鄭連杰.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定高爐爐料中氧化鉀、氧化鈉、氧化鋅［J］.冶金分析，2009，29（9）：29－30.

［8］ DZ／T 0130－2006，地質(zhì)礦產(chǎn)實驗室測試質(zhì)量管理規(guī)范［S］.

Inductively Coupled Plasma Optical Em ission Spectrometry（ICP-OES）for the Determ ination of P，K，Cr and other Elements in Sludge

QITie-ming，JIN Li
（Jilin Institute of Nonferrous Metals Geological Exploration Bureau，Changchun 130000，China）

Various elements in sludge is analyzed by inductively coupled plasma optical emission spectrum（ICPOES）.We selected sample dissolvingmethod，optimized testing condition.The detection limitwas100，500，15，1.5，5.0，15 and 5.0（μg／g），the relative standard deviation（RSD）was less than 2%，and the relative error was below 3.5%.The recovery rate is between 96%and 104%，which meets the requirements of analysis and test.

inductively coupled plasma optical emission spectrometry；four acid soluble sample；various elements；sludge

TG115.3＋3

A

1003－5540（2017）04－0068－05

2017－06－09

齊鐵銘（1983－），男，工程師，主要從事化工工藝和巖礦測試工作。