对固体废物重金属总量测定微波消解特殊情况的处理研究
Study on the Treatment of the Special Situation of Microwave Digestion for the Determination of the Total Amount of Heavy Metals in Solid Waste
DOI: 10.12677/AEP.2023.136152, PDF, HTML, XML, 下载: 163  浏览: 226 
作者: 杨晓晶, 毛伟全:云南省生态环境厅驻临沧市生态环境监测站,云南 临沧
关键词: 固体废物重金属微波消解Solid Waste Heavy Metals Microwave Digestion
摘要: 对固体废弃物按《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 781-2016)方法对固体废物总量测定前处理微波消解法进行检测:浓硝酸、浓盐酸、氢氟酸、过氧化氢。在实验过程中固废在处理过程中在加完四酸后产生大量泡沫并外溢出消解灌而无法继续进行微波消解(方法提示:有机质含量较高的样品,需要提前加入5 ml浓硝酸浸泡过夜),但是部分含量高的样品浸泡过夜仍然反映剧烈,出现泡沫外溢情况通过实验采用3酸:浓硝酸、浓盐酸、氢氟酸进行前处理后按分析方法进行前处理后上机分析通过方法的质量保证书和质量控制,分析结果满意,解决了富含有机物(具体不明)的固体废物前处理的障碍,为有机物固体废物测量重金属总量微波消解过程出现特殊情况,无法继续进行分析方法寻找到解决方法。
Abstract: The solid waste is detected according to the method of “Determination of 22 Metal Elements in Solid Waste by Inductively Coupled Plasma Emission Spectrometry” (HJ 781-2016) to determine the total amount of solid waste by pretreatment microwave digestion method: concentrated nitric acid, concentrated hydrochloric acid, hydrofluoric acid, hydrogen peroxide. During the experiment, the solid waste produced a large amount of foam after adding the tetra-acid during the treatment process and overflowed the digestion tank, making it impossible to continue microwave digestion. (Method Tip: Samples with high organic matter content need to be soaked overnight by adding 5ml of concentrated nitric acid in advance). However, some samples with high organic matter content still react violently and foam overflow occurs after soaking overnight. Through the experiment, three acids: concentrated nitric acid, concentrated hydrochloric acid, and hydrofluoric acid were used for pretreatment, followed by pretreatment according to the analysis method, and then analyzed on the computer. The quality assurance and quality control of the method were passed. The analysis results were satisfactory, and the problem of rich organic matter (specifically un-known) obstacles in the pre-treatment of solid waste, for the measurement of the total amount of heavy metals in organic solid waste, there are special circumstances in the microwave digestion process, and it is impossible to continue the analysis method to find a solution.
文章引用:杨晓晶, 毛伟全. 对固体废物重金属总量测定微波消解特殊情况的处理研究[J]. 环境保护前沿, 2023, 13(6): 1269-1273. https://doi.org/10.12677/AEP.2023.136152

1. 引言

依据中国人民共和国固体废物污染防治法国家对固体废物的监管方法和力度都不断完善,监管需要各类技术支持,其中通过对固体废物成分含量结果来进行对固体废物分类和采用不同的监管措施,对固体废物的含量分析,采用《固体废物22种金属元素的测定电感耦合等离子发射光谱法》(HJ 781-2016) [1] 来对固体废物进行重金属总量和浸出液浓度的测量。该方法中重金属总量测量前处理方法有两种:1) 微波消解法。2) 电热板消解法,微波消解作为一种高效的样品前处理方法,能够很好的满足现代仪器分析对样品前处理过程的要求,具备加热速度快、加热均匀、试剂用量少、低空白、节能高效等优点 [2] 。尤其在易挥发元素的分析检测中可以很好的保持样品完整性,具备很高的样品回收率。采用该标准前处理方法在对农业部门提供的资质认定盲样考核样进行分析,按前处理方法加入浓硝酸、浓盐酸、氢氟酸和过氧化氢后,产生大量泡沫并外溢出消解灌,而无法继续进行微波消解,经过多次的前处理实验,过氧化氢在微波消解过程起到加强氧化性,使样品消解更加充分,实验加入3种酸:浓硝酸、浓盐酸、氢氟酸液体没有发生剧烈反映,而加入过氧化氢后即发生剧烈产生大量泡沫,不断带着样品外溢出消解灌,加酸的前后顺序改变后也无法解决,实验在不加入过氧化氢的情况下实验采用3种酸:浓硝酸、浓盐酸、氢氟酸按方法要求的量加入后进入微波消解后,按方法要求处理完成,待测。

2. 材料和方法

2.1. 仪器设备

iCAP6300 Duo (赛默飞(中国)科技有限公司),微波消解仪WX-8000 (上海),电子天平SQP/PRACTUM224-1CN (德国赛多利斯集团)等。

主要试剂:见表1

Table 1. List of reagents and solvents used

表1. 使用试剂及溶剂一览表

2.2. 标准物质

工作曲线标准物质和标准固废及考核盲样品来源见表2

Table 2. Standard materials, standard solid waste and blind assessment samples

表2. 标准物质、标准固废及考核盲样

2.3. 样品消解

固体废物试样微波消解法:按《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 781-2016) [1] 方法要求称取已经制备好的样品0.1~0.5 g (精确至0.0001 g),置于微波消解罐中,用少量水润湿后加入9 ml浓硝酸、2 ml浓盐酸和3 ml氢氟酸,不再按方法加30%过氧化氢,放入微波消解仪升温至180℃保持16分钟,样品冷却15分钟后取出,用少量实验用水将微波消解罐中全部内容物转移至50 ml聚四氟乙烯坩埚中,加入高氯酸2 ml,置于电热板上加热至180℃ [3] 。

3. 结果与结论

3.1. 分析结果及评价

3.1.1. 分析结果

实验选择测定固体废物中的三个元素锌、镉、镍的总量,来进行分析说明,样品(固体废物盲样、固体废物质控样品)按1.3消解后,样品经过ICP (iCAP6300 Duo)测定出各元素浓度,通过和取样量的计算得到固体废物三个元素总量见表3,三个元素精密度测试结果见表4

Table 3. Test results table of total amount of three elements zinc, cadmium and nickel in solid waste

表3. 固体废物中的三个元素锌、镉、镍的总量测试结果表

Table 4. Total precision test results of the three elements zinc, cadmium and nickel in solid waste

表4. 固体废物中的三个元素锌、镉、镍的总量精密度测试结果表

3.1.2. 评价

按前处理方法,不加导致反映剧烈而无法继续实验的过氧化氢,完成前处理后按方法要求上机测定,从表3表4测试结果说明,在没有完全按《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 781-2016)前处理要求加过氧化氢消解,固体废物的测定结果:空白试验、精密度均达方法要求,有证标物及固体废物盲样监测结果均在给定范围内,准确度合格。

4. 结论

本文对固体废物重金属总量测定微波消解特殊情况:加入过氧化氢后发生剧烈反映,无法继续进行实验的情况,采取3种:浓硝酸、浓盐酸、氢氟酸进行消解,按分析方法完成实验分析,均达质量控制和质量保证要求,采取该方法应对出现特殊情况下的一个处理方法,来自不同生产工艺的固体废物成分复杂 [4] ,今后对在固体废物分析,前处理过程中遇到的特殊情况,采取处理方法使实验正常进行的一些应对措施,探索和研究提供了思路。

参考文献

[1] 环境保护部. 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 781-2016[S]. 2016.
[2] 陈波, 陈素兰. 微波消解/ICP-AES法分析冶炼厂固体废物中多种痕量重金属[C]//中国环境科学学会. 2013中国环境科学学会学术年会论文集(第五卷), 2013: 5.
[3] 钟跃汉, 王利华, 孙友宝, 等. ICP-AES法测定固体废物中22种金属元素的含量[J]. 环境化学, 2016, 35(9): 1974-1976.
[4] 李倩. 固体废物不同体系浸出液与全量消解液中重金属含量的研究[D]: [硕士学位论文]. 广州: 华南理工大学, 2015.