固废焚烧物中重金属元素检测方案(微波消解仪)

ANALYTICAL INSTRUMENTS GROUP TXRF 检测固废焚烧物中元素含量及前处理方法比较 前言 固体废弃物(简称固废)指生产、生活及其他活动中产生的固态、半固态废弃物，包括生活垃圾、工业、农业废弃物等。重金属是固体废弃物中的污染成分之一，无论工业废弃物，还是生活垃圾，重金属污染都是不容忽视的因素。与有机污染物相比，重金属不易降解、长期滞留于环境、并通过食物链富集，对人体健康产生严重危害，因此，加强固体废弃物重金属的检测意义重大。 固废中重金属的检测方法包括 ICP-OES、ICP-MS、AAS、AFS、分光光度法、化学滴定法等。涉及部分标准如表1. 表1固废中重金属检测部分标准 标准号 标准名称 GB 5085.3-2007 附录 A-E 《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》 HJ 749-2015 《固体废物总铬的测定火焰原子吸收分光光度法》 HJ 750-2015 《固体废物总铬的测定石墨炉原子吸收分光光度法》 HJ 751-2015 《固体废物镍和铜的测定火焰原子吸收分光光度法》 HJ 752-2015 《固体废物铍镍铜和钼的测定石墨墨原子吸收分光光度法》 HJ 766-2015 《固体废物金属元素的测定电感耦合等离子体质谱法》 HJ 781-2016 《固体废物22种金属元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法》 HJ 786-2016 《固体废物铅、锌和镉的测定火焰原子吸收分光光度法》 HJ787-2016 《固体废物铅和镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》 GB/T 15555.1-1995 《固体废物总汞的测定冷原子吸收分光光度法》 GB/T 15555.2-1995 《固体废物铜、锌、铅、镉的测定原子吸收分光光度法》 GB/T15555.3-1995 《固体废物砷的测定二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法》 GB/T 15555.4-1995 《固体废物六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法》 GB/T 15555.5-1995 《固体废物总铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法》 GB/T 15555.6-1995 《固体废物总铬的测定直接吸入火焰原子吸收分光光度法》 GB/T 15555.7-1995 《固体废物六价铬的测定硫酸亚铁铵滴定法》 GB/T15555.8-1995 《固体废物总铬的测定硫酸亚铁铵滴定法》 GB/T 15555.9-1995 《固体废物镍的测定直接吸入火焰原子吸收分光光度法》 GB/T 15555.10-1995 《固体废物镍的测定丁二酮肟分光光度法》 仪器分析方法中，通常 FAAS、GF-AAS、AFS 一次只能测定一种元素、分光光度法前 处理繁琐，因此目前检测多个元素多采用 ICP-OES 或 ICP-MS 法。但二者有着较为严重的基体、光谱及质谱干扰。因此，找到一种可兼顾检测效率、干扰小的检测方法显得尤为重要。 Horizon 全反射 X 射线荧光光谱仪可完美解决上述问题。样品经适当前处理后，便可上机，降低酸的引入带来的污染问题；使用内标及内置曲线，避免了基体效应； Horizon 元素检出限低，测量简单快速。本文对常规微波消解及悬浊分散法所得结果进行比较，对固废焚烧物中元素检测有一定借鉴作用。 仪器 使用 GNR 公司生产的 Horizon 全反射X射线荧光光谱仪。该仪器配备12位样品架，高性能 SDD 帕尔贴制冷硅漂移检测器。分辨率<124 eV。 Horizon 属于 ×荧光能谱法，但与X射线能谱不同的是-传统能谱采用原级X光束以45°角轰击样品，而 TXRF 采用毫弧度的临界角。由于采用此种近于切线方向的入射角，原级X光束几乎可以全部被反射，照射在样品表面后，可以最大程度上避免样品载体吸收光束和减少散射的发生，同时降低了载体的背景和噪声。Horizon 将全反射和传统能能量色散集成在同一台仪器上，采用光学编码器的步进电机保证了具有精确地角度值，采用帕尔贴制冷硅漂移检测器。 试剂及器具 微波消解仪 (Berghof SW-XPERT) 玻璃结晶器(直径为 95 mm 与25mm)； 可视玻璃盖(直径100mm)； 硅醇疏水化处理的反应器(直径30mm)； 18.2MQ纯水、硝酸(优级纯、65%)、盐酸(优级纯、37%)、过氧化氢(优级纯、35%)、NMP(优级纯)、硅醇溶液； 样品 固废焚烧物。 样品处理 1.微波消解：取约0.1g样品，加入消解罐内，加入2 mL硝酸、1mL过氧化氢、1mL纯水、约0.7 g浓度为100ppm的Ga标准溶液，加上罐帽，送入微波消解仪内，消解程序参照EPA 3051，定容至50 mL， 待测。 2.悬浊分散法：取样品约0.05g， 加入50mL离心管内，依次加入5 mL纯水、5 mL NMP、1mL硝酸、约0.4 g浓度为100ppm的Ga标准溶液，50℃超声混合，待测。 将8uL混合液添加到反应器上，盖上玻璃盖，，电加热板加热到100℃，持续时间20 min，处理直至肉眼仅能观察到些许残留物。 表2二种方法所得结果 Sample 1 Sample 2 Sample 3 Sample 4 Sample 5 Sample 6 Slurry MWdigest Slurry MWdigest Slurry MW digest Slurry MW digest Slurry MW digest Slurry MW digest S 1.116 1.137 0.935 0.8045 0.314 0.308 0.685 0.6765 0.8395 0.832 0.143 0.235 K 0.763 0.996 0.9455 0.807 0.5975 0.6645 0.9185 0.8555 0.726 0.937 0.58 0.775 Ca 14.816 15.429 13.5245 12.2505 5.514 5.198 12.5005 11.5865 11.552 11.335 6.2155 7.35 Ti 0.522 0.516 0.568 0.385 0.3305 0.307 0.4935 0.394 0.4285 0.514 0.2715 0.319 Cr 0.0835 0.067 0.0625 0.053 0.095 0.0985 0.0615 0.061 0.058 0.076 0.068 0.074 Mn 0.1095 0.089 0.118 0.1125 0.0385 0.0365 0.073 0.069 0.048 0.059 0.071 0.097 Fe 2.9275 2.906 4.398 3.552 2.459 2.902 3.227 3.3665 3.249 3.396 6.408 6.81 Ni 0.0295 0.028 0.0205 0.013 0.022 0.017 0.0225 0.0125 0.0185 0.014 0.014 0.007 Cu 0.079 0.09 0.2475 0.262 0.214 0.1455 0.0765 0.0775 0.051 0.0465 0.0245 0.034 Zn 0.409 0.407 0.451 0.4275 0.323 0.2955 0.285 0.2645 0.3405 0.3305 0.195 0.216 Pb 0.035 0.032 0.0535 0.051 0.07 0.0675 0.026 0.023 0.0895 0.0875 0.024 0.013 As 0.003 0.004 0.0025 0.002 0.0045 0.003 0.0045 0.0025 0.0065 0.005 0.03 0.017 Br 0.0015 0.001 0.001 0.001 0.0005 0.0005 0.001 0.001 0.0015 0.001 0.0015 0 Sr 0.0355 0.039 0.039 0.0325 0.07 0.05 0.038 0.0325 0.0415 0.058 0.0405 0.042 注：单位为ppm； Ga 为内标 以悬浊分散法所得结果为横坐标、微波消解所得结果为纵坐标绘制曲线，查看二者数据吻合程度，如图1-6。 图1样品1结果吻合程度 图2样品2结果吻合程度 图3样品3结果吻合程度 图4样品4结果吻合程度 图5样品5结果吻合程度 图6样品6结果吻合程度 由所得结果可知，微波消解法与悬浊分散法处理所得检测结果无显著差异，二二种方法均可适用于固废焚烧物中元素的检测。 区iinfo@leemanchina.comwww.leemanchina.com 固体废弃物（简称固废）指生产、生活及其他活动中产生的固态、半固态废弃物，包括生活垃圾、工业、农业废弃物等。重金属是固体废弃物中的污染成分之一，无论工业废弃物，还是生活垃圾，重金属污染都是不容忽视的因素。与有机污染物相比，重金属不易降解、长期滞留于环境、并通过食物链富集，对人体健康产生严重危害，因此，加强固体废弃物重金属的检测意义重大。固废中重金属的检测方法包括ICP-OES 、ICP-MS、AAS、AFS、分光光度法、化学滴定法等。