６８ 湖南有色金属 ＨＵＮＡＮ ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳ ＭＥＴＡＬＳ 第３３卷第４期 ２０１７年８月 ・分析・ 电感耦合等离子体发射光谱（ＩＣＰ—ＯＥＳ）法测定 城市污泥中的磷、钾、铬、铜、铅、锌、镍 齐铁铭，金丽 １３００００） （吉林省有色金属地质勘查局研究所，吉林长春摘要：采用四酸溶样法处理试样，利用电感耦合等离子体发射光谱（ＩＣＰ—ＯＥＳ）法直接测定城市 ｇ、５．０ ｇ，精密度（ＲＳＤ）小于２％，准确度 污泥中的磷、钾、铬、铜、铅、锌、镍含量，筛选了溶样方法，优化了测试条件。方法检出限分别为１００ ｇ／ｇ、５００ ｇ／ｇ、１５ ｇ／ｇ、１．５ ｇ／ｇ、５．０ 昏／ｇ、１５ （ＲＥ）在３．５％以下，回收率在９６％～１０４％之间，均满足分析测试要求。 关键词：电感耦合等离子体发射光谱法；四酸溶样；多种元素；污泥 中图分类号：ＴＧ１１５．３ ３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—５５４０（２０１７）０４—００６８—０５ 随着我国经济的迅猛发展和城市化进程的加 快，以及环境保护意识的提高，我国城市污水处理的 规模不断扩大，处理能力也不断提高，污泥的排放量 持续增加。这些污泥不仅含有大量的有机质和丰富 验经费，测出数据结果比国家标准常压消解法更好， 电感耦合等离子体发射光谱仪测定污泥中Ｐ、Ｋ、Ｃｒ、 ｃｕ、Ｐｂ、ｚｎ、 元素含量，充分发挥ＩＣＰ—ＯＥＳ灵敏度 高、重现性好、检出限低、线性范围宽的特点 ，对国 家一级标准物质（ＧＢＷ０７３０３ａ、ＧＢＷ０７３０５ａ、 的Ｎ、Ｐ等植物生长营养物质，而且还含有大量的金 属元素。如何经济、合理地处理、利用污泥，已成为 国际上共同关注的课题，其中实现污泥农用成为一 条切实可行的路。为了给污泥的综合利用提供重要 的技术指标，同时又有效地监控污水处理的工艺，快 速、简便、准确地测定污泥中金属含量及有效肥料元 素含量显得尤为重要 。 ＧＢＷ０７４５４）进行分析测定，取得了良好的分析测试 结果。 １ 试验部分 １．１主要仪器与参数 电感耦合等离子体发射光谱法（ＩＣＰ—ＯＥＳ）是 近年发展迅速的分析方法 ＇３ Ｊ，可同时测定试样溶液 中的多种元素 ．５ Ｊ，具有操作简便、检出限低、线性范 围宽、干扰小、分析结果准确可靠等特点，在现代分 析检测中具有不可比拟的优点。但ＩＣＰ—ＯＥＳ分析 结果的质量很大程度上取决于样品的预处理，由于 电感耦合等离子体发射光谱仪：ＰＱ ９０００（德国 耶拿公司制），主要参数见表１。 表１ 仪器主要参数 项目 参数 ９９．９９ １ ２５０ １２．Ｏ 氩气／％ 发射功率／ｗ 冷却气流量／Ｌ・ｍｉｎ 辅助气流量／Ｌ・ｍｉｎ 雾化气流量／Ｌ・ｍｉｎ 进样时间／ｓ 污泥等环境样品基体复杂，且部分元素在预处理中 易损失或被污染。目前污泥样品消解普遍采用的无 机酸敞开体系，方法费时、预处理使用试剂较昂贵、 操作繁琐，分析质量难以保证。 采用四酸溶样法作预处理，方法简单，缩短消解 时间，试验使用试剂均为分析纯即可，大大降低了试 作者简介：齐铁铭（１９８３一），男，工程师，主要从事化工工艺和岩矿测 试工作。 ０．５ ０．６ 快速模式１５ 正常模式５Ｏ １．２主要材料与试剂 试验所用试剂、盐酸、氢氟酸、高氯酸均为 分析纯（北京化工厂制），全部试剂和试液配制均采 用去离子水。 标准储备液：１ ０００ ｐ￣ｇ／ｍＬ（国家标准物质中心 第４期 齐铁铭，等：电感耦合等离子体发射光谱（ＩＣＰ—ＯＥＳ）法测定城市污泥中的磷、钾、铬、铜、铅、锌、镍 ６９ 提供），制备混合标准系列，然后根据不同元素测定 黄色烟雾为氧化样品所产生，待无黄色烟雾产 的需要，配成适当浓度的标准溶液，介质均为５％ ＨＮＯ３。 生，表示消化反应完成。冷却后加入少许去离子水 及过氧化氢，加热进行过氧化反应。持续每次加入１ ｍＬ过氧化氢，直至反应不再剧烈。注意：过氧化氢 总加人量不超过１０ ｍＬ。继续加热至溶液剩下５ 国家一级标准物质（ＧＢＷ０７３０３ａ、ＧＢＷ０７３０５ａ、 ＧＢＷ０７４５４中国地质科学院地球物理化学勘查研究 所制）。 １．３试样分解 ｍＬ，冷却后加入１０ ｍＬ盐酸，盖上玻璃表面皿加热 １５ ｍｉｎ。冷却后加入少许去离子水加热煮沸至溶液 剩下１０ ｍＬ。待冷却后转人２５ ｍＬ比色管中，用去离 子水稀释至刻度，定容摇匀，放置澄清后取上清液上 机待测。 １．４标准溶液的制备 １．四酸溶样法：准确称取０．２５０ ０ ｇ（精确至 ０．０００ １ ｇ）试样于聚四氟乙烯塑料坩埚中，用去离子 水湿润，依次加人８ ｍＬ氢氟酸、１ ｍＬ高氯酸、３ ｍＬ盐 酸、５ ｍＬ，置于电热板上，加热分解试样，蒸至白 烟冒尽，取下冷却，加入２０％盐酸２．５ ｍＬ浸取样品， 待冷却后转入２５ ｍＬ比色管中，用去离子水稀释至刻 度，定容摇匀，放置澄清后取上清液上机待测。 ２．国家标准常压消解法：准确称取０．２５０ ０ ｇ 准确称取ＧＢＷ０７３０２ａ，ＧＢＷ０７４０８国家一级标 样０．２５０ ０ ｇ，与样品制备方法相同处理，试剂空白溶 液作为标准空白，绘制成标准曲线。 （精确至０．０００ １ ｇ）试样于聚四氟乙烯塑料坩埚中。 在通风橱内，向盛有样品的聚四氟乙烯塑料坩埚中 加入１ ｍＬ去离子水湿润样品，加入１０ ｍＬ，盖上 玻璃表面皿于电热板上加热１０ ｍｉｎ。冷却后再加入 ５ ｍＬ，盖上玻璃表面皿加热３０ ｍｉｎ。此时的棕 ２结果与讨论 ２．１ 样品前处理方法的选择 试验用四酸溶样法和标准常压消解法，对国家 一级标样ＧＢＷ０７３０３ａ、ＧＢＷ０７３０５ａ、ＧＢＷ０７４５４进行 分析测试，结果详见表２。 表２标准样品测试结果 ｇ／ｇ 注：Ｋ２０数值单位为／％。 ７０ 湖南有色金属 第３３卷 从表２中检测结果可以看出，两种样品的前处 理方法测得的标准值均符合误差允许要求，但相对 于标准常压消解法来说，四酸溶样法操作更加的简 单便捷、试剂常见且使用量小、样品溶解时间短、引 人的污染更容易控制，测定的结果也令人满意，故本 方法选择四酸溶样法对样品进行分析、？贝０试。 ２．２元素分析线的选择 曲线，与待测样品相匹配是消除基体干扰的较好方 法 。采用国家一级标准样品水系沉积物 ＧＢＷ０７３０２ａ、ＧＢＷ０７３０６和土壤样品ＧＢＷ０７４４６、 ＧＢＷ０７４０８、ＧＢＷ０７４０５制备的溶液，上机测定绘制 成曲线来测定待测样品，可有效消除试液盐分及基 体介质不一致对测定结果的影响。 ２．４检出限 污泥样品中含量较高的元素有钾、钠、钙、镁、 铝、铁和硅等。根据仪器谱线库推荐分析元素波长， 预选择谱线之间干扰少、灵敏度适中的待测元素的２ ～在选定的最佳试验条件下，采用四酸溶样法对 Ｐ 污泥样品进行样品制备，同步制备的试剂空白溶液 连续测定１１次，按式（１）进行检出限Ｄ 的计算。 ＤＬ＝３・ＳＤ／Ｋ （１） ３条作为分析线。用待测元素的标准溶液和标准 样品的溶液，在各分析线处分别进行扫描，得到相应 的光谱谱图，可直观地观察到各分析线及背景的轮 廓、强度、光谱干扰的类型及干扰程度，从而选择合 适的分析线和背景扣除方式。本文选用的各待测元 素的分析线及背景干扰扣除点见表３。 表３ 元素分析线及背景干扰扣除点 其中ＳＤ为空白信号的标准偏差， 为校准曲线的 斜率。 —通过计算得出电感耦合等离子体发射光谱（ＩＣＰ ＯＥＳ）法测定污泥中的Ｐ、Ｋ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｎｉ等元 表４ 各元素的方法检出限 元素名称 Ｐ Ｋ 素的方法检出限见表４。 检出 ｇ・ｇ ） １００ ５０ｏ １５ １．５ ６ Ｃｒ Ｃｕ Ｐｂ Ｚｎ Ｎｉ ５．Ｏ ｌ５ ５．０ ２．５准确度和精密度 ２．３ 基体干扰及消除 城市污泥样品基体较复杂，光谱背景干扰较强， 经过多次试验表明，采用四酸溶样、标准样品做标准 标准物质名称 元素名称 标准值／ ｇ・ｇＩ１ ４１４ ４－１４ 采用四酸溶样一电感耦合等离子体发射光谱法 对四个国家一级标准物质进行１ １次的重复测定，测 定结果见表５。 测定平均值／ ｇ・ｇ １．５７ １．２１ 表５方法的准确度与精密度 ２．４８±０．０４ ６２±２ ０．９２ １．Ｏ３ Ｏ．５１ １．２２ ０．８１ １．２９ １．７９ １．７５ ０．７４ ２８ ｌ十１ ４０ ４－２ ８１土２ Ｉ．４９ ２４±１ ８５７±３９ ２．２８±０．０２ ６６±４ ２３．６±１．０ ２２±１ １．３８ ０．９９ ０．８２ １．２３ １．６７ １．７５ ０．４４ ２．８８ ３．３９ ０．９ｌ ０．４５ １．６７ Ｏ．９２ ０．４９ １．６２ ６６±２ ３０±１ １．０７ 第４期 齐铁铭，等：电感耦合等离子体发射光谱（ＩＣＰ—ＯＥＳ）法测定城市污泥中的磷、钾、铬、铜、铅、锌、镍 ７１ 注：Ｋ２Ｏ数值单位为／％。 方法试验的精密度用相对标准偏差（ＲＳＤ）表 示、准确度用相对误差（ＲＥ）表示。由表５中各检测 数据可以看出，方法的精密度均小于２％，准确度均 在３．５％以下，满足测试要求 。 ２．６加标回收 按照试验方法对２个国家一级标样进行加标回 收率试验，结果见表６。 表６ 方法的回收率试验 注：Ｋ２Ｏ数值单位为／％。 从表６可以看出：测定结果的回收率在９６％～ １０４％之间，均满足分析测试要求。 锌、镍，同经典方法比较，缩短了分析周期，减少了分 析流程，获得了准确可靠的检测结果，得到了较好的 检出限、准确度和精密度，拓宽了ＩＣＰ—ＯＥＳ测试的 应用范围。 参考文献： ［１］刘波，张凌云，丁文捷．微波消解、ＩＣＰ—ＡＥＳ快速测定污泥中 ３结论 采用盐酸一一氢氟酸一高氯酸无机混合四 酸体系加热消解样品，使用电感耦合等离子体发射 光谱（ＩＣＰ—ＯＥＳ）法测定污泥中的磷、钾、铬、铜、铅、 ７２ 湖南有色金属 第３３卷 的铜、铅、锌、镉、铬、镍、锰和磷［Ｊ］．光谱实验室，２００４，２１（４）： ８２６—８２９． 法测定官厅水库底泥中的多种元素［Ｊ］．北京师范大学学报 （自然科学版），２００３，３９（３）：３６５—３７０． ［６］ 冯先进，屈太原．电感耦合等离子体质谱法（ＩＣＰ—ＭＳ）最新应 用进展［Ｊ］．中国无机分析化学，２０１１，１（１）：４６—５２． ［７］ 刘信文，刘杰，郑连杰．电感耦合等离子体发射光谱法测定高 炉炉料中氧化钾、氧化钠、氧化锌［Ｊ］．冶金分析，２００９，２９（９）： ２９—３０． ［２］ 陈新坤．电感耦合等离子体原子发射光谱法原理和应用［Ｍ］． 天津：南开大学出版社，１９８７．１９６． ［３］ 刘珠丽，李洁，杨永强，等．微波消解一ＩＣＰ—ＡＥＳ／ＩＣＰ—ＭＳ测 定沉积物中２３种元素的方法研究及应用［Ｊ］．环境化学， ２０１３，３２（１２）：２ ３７０—２ ３７６． ［４］ 吕水源，王凯云，刘伟，等．ＩＣＰ—ＡＥＳ同时测定混合矿物素中 ［８］ ＤＺ／Ｔ ０１３０—２００６，地质矿产实验室测试质量管理规范［ｓ］． 的磷、钙、铁、铜、锌、锰、镁、钴［Ｊ］．光谱实验室，２００３，２０（２）： ２６６—２６８． 收稿日期：２０１７—０６—０９ ［５］ 王水锋，赵承易，刘培斌，等．高频电感耦合等离子体发射光谱 Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ（ＩＣＰ－ＯＥＳ） ｆｏｒ ｔｈｅ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐ，Ｋ，Ｃｒ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｓｌｕｄｇｅ ＱＩ Ｔｉｅ—ｍｉｎｇ，ＪＩＮ Ｌｉ （Ｊｉｌｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌｓ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ Ｂｕｒｅａｕ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １ ３００００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｖａｒｉｏｕｓ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｓｌｕｄｇｅ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｕｍ（ＩＣＰ． ＯＥＳ）．Ｗｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｓａｍｐｌｅ ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ，ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｔｅｓｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｌｉｍｉｔ ｗａｓ １００，５００，１５，１．５， ５．０，１５ ａｎｄ ５．０（ ｇ／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． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｙ；ｆｏｕｒ ａｃｉｄ ｓｏｌｒｕｂｌｅ ｓａｍｐｌｅ；ｖａｒｉｏｕｓ ｅｌｅｍｅｎｔｓ； ｓｌｕｄｇｅ （上接第２７页） Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｂｉｓｍｕｔｈ Ｌｅａｄ Ｍｉｘｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ Ｍｏｌｔｅｎ Ｐｏｏｌ ＣＵＩ Ｊｉｎｇ－ｔａｏ （Ｈｕｎａｎ ＳｈｉｚｈｕｙｕａｎⅣ０ ｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈｅｎｚｈｏｕ ４２３０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｍｅｌｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒｉｃｈ ｏｘｙｇｅｎ ｍｅｌｔ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｉｎｄｕｓｔｒｙＴｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅｒｍ０ｄｙｎａｍｉｃ ．ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｍｅｌｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｏｘｙｇｅｎ．ｒｉｃｈ ｓｉｄｅ—ｂｌｏｗｉｎｇ ｂａｓｉｎ ｉｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｔｏ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｍｉｘｔｕｒｅ ｏｆ ｂｉｓｍｕｔｈ ｌｅａｄＴｈｉｓ ｗｉｌｌ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ．ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｏｆ ｂｉｓｍｕｔｈ ａｎｄ ｌｅａｄｗｈｉｃｈ ｉｓ ｒｉｃｈ ｉｎ ｐｒｅｃｉｏｕｓ ｍｅｔａｌｓ ｓｕｃｈ ａｓ ＡｕＡｇ，Ｔｅ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ，，ｐｒｅｃｉｏｕｓ ｍｅｔａｌｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｘｙｇｅｎ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ；ｂａｔｈ ｓｍｅｌｔｉｎｇ；ｌｅａｄ ｂｉｓｍｕｔｈ ｍｉｘｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌ：ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｖ
