電感耦合等離子體發射光譜法測定固廢質控樣中的11 種元素含量

1 前言

固體廢物如果不經正確處置后排入環境中，其中一些有毒成份如金屬元素就會污染河流、 湖泊或海洋或者進入土壤，使得這些水體和土壤受到污染。 由于固廢中的金屬元素具有不能 被生物降解的特性，一旦金屬元素進入水體和土壤，往往難以清除，并且會通過食物鏈在生 物體內富集，最后進入人體，嚴重危害人民的身體健康。因此，要推進固體廢物安全處理處 置，實現固體廢物的科學管理和無害化處置，科學準確地監測固體廢物中的金屬元素，對于 保護環境具有重要的意義。

針對各類固體廢物，國家發布了 131 條標準，分別規定了固廢的管理、控制標準、金屬 元素及各類致癌物的測定方法。現行的標準中，測定固體廢物中金屬元素的方法有電感耦合 等離子體發射光譜法 (ICP-OES) 、火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法、X 射線熒 光光譜法、原子熒光光譜法。其中利用 ICP-OES 測定固體廢物中金屬元素的標準有 1 項，是 《固體廢物 22 種金屬元素的測定 電感耦合等離子體發射光譜法》  (HJ 781-2016) 。

本文采用 型 ICP-OES 對固體廢物質控樣 RMH-G001 中的鋇、銅、錳、鉛、 鍶、鎘、鈷、鉻、鎳、銻、鋅 11 種元素含量進行測試，標準樣品的測試含量均滿足質控樣的 不確定度要求，測試數據具有較好的平行性和準確性，可以作為固體廢物中多元素的分析方 法。

關鍵詞：ICP-OES；固廢；環境

2 實驗部分

2.1  儀器

表 1  電感耦合等離子體發射光譜儀及超級微波消解儀

表 2  電感耦合等離子發射光譜儀檢測參數

2.2  試劑及標準品

試劑：優級純硝酸、優級純鹽酸、優級純氫氟酸、優級純高氯酸、優級純雙氧水；

純水：18.25 MΩ·cm 去離子水；

標準溶液：  Ba、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Sb、Sr、Zn 單元素標準溶液，1000 μg/mL (國家有色金屬研究院) 。

2.3  樣品前處理

取固體樣品 0.25g (精確至 0.0001g) 置于超級微波消解管中，加入 5 mL 逆王水、0.5 mL 氫氟酸，按照設置好的消解程序進行消解。冷卻后將樣品轉移至 25 mL 容量瓶中，用適量超 純水沖洗消解管，并將沖洗液一并轉入容量瓶中，用超純水定容。

表 3  超級微波升溫程序

圖 1  超級微波升溫曲線

2.4  標準曲線

用精密移液器分別精密量取各元素標準溶液配制的混標稀釋得到的標準溶液濃度梯度見 下表 4。

表 4  標準溶液濃度梯度

3 結果和討論

3.1  標準曲線與檢出限

各元素分析譜線見下表 5 ，在表 4 濃度范圍內，所有待測元素線性相關系數值均大于 0.9999 。以空白試樣連續分析 11 次所得測定值的 3 倍標準偏差所對應的樣品濃度作為儀器檢 出限，各元素檢出限見表 5。

表 5  測定元素分析譜線、線性相關系數及檢出限

3.2  精密度測試

對 7 個平行樣分別測試，其結果精密度 RSD%在 0.577% ~ 2. 12%之間，證明平行樣之間 平行性較好，可以用于實際樣品分析。

表 6  固廢質控樣 RMH-G001 精密度測試結果(單位：mg/kg)

3.3  準確度測試

利用上述方法對固廢質控樣 RMH-G001 進行測試，測試結果見下表 7 。結合測定數據與 質控樣證書要求，每個樣品各元素測定值均在質控樣的真值范圍內，證明該數據準確可靠。

表 7  固廢質控樣 RMH-G001 標準物質測試結果 (單位：mg/kg)

針對樣品的實際上機濃度對樣品中各元素進行加標測試，每個元素按照其元素含量選擇合適的濃 度進行加標，測試結果如下表 8 所示，樣品中各元素加標回收率在 95.0 ~ 106%之間，表明實際樣品 加標測試具有較好的加標回收率。

表 8  樣品加標回收率測試結果 (單位：mg/kg)

4 結論

本實驗采用超級微波消解固廢質控樣，以  型 ICP-OES 測定固廢中 Ba、Cd、 Co 、Cr 、Cu 、Mn 、Ni 、Pb 、Sb 、Sr 、Zn11 種元素含量，各元素測定值均在真值范圍內，所 建立標準曲線的線性相關系數均大于 0.9999 ，精密度測試 RSD%在 0.577% ~ 2. 12%范圍內， 加標回收率在 95.0 ~ 106%之間； 以上一系列方法學驗證實驗表明本文所開發的方法有效可 行，該方法可以應用于固廢中鋇、鎘、鈷、鉻、銅、錳、鎳、鉛、銻、鍶、鋅 11 種元素含量 測試，并具有較好的穩定性和準確性。

5 附錄

5.1 設備與耗材方案

一、   標準進樣系統配置詳情

二、   超級微波化學工作站配置詳情

三、試劑及標準品