固体废物 总汞的测定 冷原子吸收分光光度法
作业指导书
1 主题内容与适用范围
1.1 本标准规定了测定固体废物浸出液中总汞的高锰酸钾-过硫酸钾消解冷原子吸收分光光度法。
1.2 本标准方法适用于固体废物浸出液中总汞的测定。
1.2.1 在最佳条件下(测汞仪灵敏度高,基线漂移及试剂空白值极小),当试样体积为200m L时,最低检出浓度可达0.05μg/L。在一般情况下,测定范围为0.2~50μg/L。
1.2.2 干扰
碘离子浓度等于或大于3.8μg/L时明显影响精密度和回收率。若有机物含量较高,规定的消解试剂最大量不足以氧化样品中的有机物,则方法不适用。
2 原理
汞原子蒸气对波长253.7nm的紫外光具有强烈的吸收作用,汞蒸气浓度与吸收值成正比。在硫酸-硝酸介质及加热条件下,用高锰酸钾和过硫酸钾将试样消解:或用溴酸钾和溴化钾混合试剂,在20℃以上室温和0.6~2mol/L的酸性介质中产生溴,将试样消解,使所含汞全部转化为二价汞。用盐酸羟胺将过剩的氧化剂还原,再用氯化亚锡鼗二价汞还原成金属汞。在室温通入空气或氮气流,将金属汞汽化,载入冷原子吸收测汞仪,测量吸收值,可求得试样中汞的含量。
3 试剂
除另有说明,分析中仅使用符合国家标准或专业标准的分析纯试剂,其中汞含量要尽可能少。如采用的试剂导致空白值偏高,应改用级别更高或选择某些工厂生产的汞含量更低的试剂,或自行提纯精制。配制试剂或试样稀释定容,均使用无汞蒸馏水(3.1)。试样一律盛于磨口玻璃试剂瓶。
3.1 无汞蒸馏水。二次重蒸馏水或电渗析去离子水通常可达到此纯度。也可将蒸馏水加盐酸酸化至PH3,然后通过巯基棉纤维管(3.2)除汞。
3.2巯基棉纤维管除汞法:在内径6~8mm、长100mm左右、一端拉细的玻璃管,或500ml分液漏斗放液液管中,填充0.1~0.2g巯基棉纤维(3.3),将待净化试剂以10ml/min速度流过一至二次即可除尽汞。
3.3硫基棉纤维(sulfhydryl cotton fiber,缩写S·C·F)。
二棕色磨口厂口瓶中,依次加入100ml硫代乙醇酸(CH2SHCOOH,分析纯)、60ml乙酸酐[(CH3CO)2O]、40ml36%乙酸(CH3COOH)、0.3ml浓硫酸(3.4),充分混匀,冷却至室温后,加入30g长纤维脱脂棉,铺平。使之浸泡完全,用水冷却,待反应热散去后,加盖,放入40±2℃烘箱中2~4天后取出。用耐酸过滤漏斗抽滤,用无汞蒸馏水(3.1)充分洗涤至中性后,摊开,于30~35℃下烘干。成品放棕色磨口广口瓶中,避光,较低温度下保存。
3.4 硫酸(H2SO4):ρ=1.84g/ml,优级纯。
3.5硝酸(HNO3):ρ=1.42g/ml,优级纯。
3.6 盐酸(HCl):ρ=1.19g/ml,优级纯。
3.7 重铬酸钾(K2Cr2O7),优级纯。
3.8 高锰酸钾(KMnO4)溶液,5%:将50 gKMnO4(优级纯,若纯度达不到优级纯。要求重结晶提纯KMnO4)用水溶解后,定容至1000 mL,贮于棕色瓶中。
3.9 过硫酸钾(K2SO8)溶液,5%:将5 g过硫酸钾溶于少量水中,定容至100 mL。现配现用。
3.10 盐酸羟胺(NH2OH·HCl)溶液,20%;将20 g盐酸羟胺用水溶解后稀释至100 mL。该溶液不可久贮。
3.11 氯化亚锡(SnCl2)溶液,20%:将20gSnCl2加入20 mLHCl(3.6)中,微徽加热溶解,冷却后用水稀释至100 mL以2.5 L/min的流速通入氮气约2 min除汞,加几颗锡粒密塞保存。
3.12 经碘化处理的活性碳:称取1份重量碘、2份重量碘化钾和20份重量水。在烧杯中制成溶液,加入约10份重量的粒状活性碳(工业用,φ3 mm,长3~7 mm),用力搅拌至溶液脱色后,用G1号砂芯漏斗滤出活性碳,在约105℃烘干1~2 h,备用。
3.13 汞标准固定液(称固定液),0.5 g/L:将0.5 g重铬酸钾(3.7)溶于950 mL水中,再加入50 mLHNO3(3.5)。
3.14 稀释液:将重铬酸钾(3.7)0.2 g溶于900 mL水中,加入H2SO4(3.4)28 mL,冷却后定容至1000 mL。
3.15 汞标准贮备液,100μg/mL:称取在硅胶干燥器中放置过夜的氯化汞(HgCl2)0.1354 g,用固定液(3.13)溶解后转移至1000 mL容量瓶中,再用固定液定容,摇匀。
3.16 汞中间标准溶液,10 μg/mL:吸取汞标准贮备液(3.15)10.0 mL,用固定液(3.13)定容至100 mL。
3.17 汞标准使用溶液,0.1 μg/mL:吸取汞标准贮备液(3.16)10.0 mL,用固定液(3.13)定容至100 mL,摇匀。于室温下阴凉处保存。通常可使用3个月。
3.18 变色硅胶:干燥用。
3.19 洗液:将10g重铬酸钾溶于9L蒸馏水中,加入1000mLHNO3。
4 仪器
一般实验仪器和以下专用仪器:
4.1 测汞仪。
4.2 汞还原器,容积分别有25、50、100mL,具有磨口,带有蓬蓬形多孔吹气头的翻气瓶。
4.3 U形管,φ15×110mm,内填60~80mm的普通粒状变色硅胶(3.18)。
4.4三通阀。
4.5 汞吸收装置:250mL,玻璃制干燥塔,内填经碘化处理的活性炭(3.12)。仪器的净化系统,可根据不同测汞仪的特点及具体条件进行连接。更换U形管中的硅胶。
5 步骤
5.1 样品的保存:采用硼硅玻璃瓶或高密度聚乙烯塑料壶,样品尽量充满容器,以减少器壁吸附。样品应在40℃下保存,最长不超过28天。
5.2 试样制备 高锰酸钾-过硫酸钾消解法
准确吸取10~50ml试液(视其中汞含量而定),注入125ml锥形瓶中,取样量少者,应补充适量无汞蒸馏水(3.1)。依次加1.5ml浓硫酸(3.4) ,4ml高锰酸钾溶液(3.8),如果不能至少在5min维持紫色,则混合后再补加适量高锰酸钾溶液,以使颜色维持紫色。然后,再加4ml过硫酸钾溶液(3.9),插入小漏斗,置于沸水浴中使样液在近沸状态保温1h,取下冷却。或者向试液中加数粒玻璃珠或者沸石,插入小漏斗,擦干瓶底,在电热板上加热煮沸10min(煮沸法)。取下冷却。
在临测定时,边摇边滴加盐酸羟胺溶液(3.10),直至刚好将过剩的高锰酸钾及器壁上二氧化锰全部褪色为止。转入100ml容量瓶,立即用稀释液(3.14)稀至刻度。
5.3 空白试样:每分析一批试样,应同时用无汞蒸馏水代替浸出液试样,按上述试样处理(5.2)步骤,制备2份空白试料。
5.4校准曲线的绘制
取100ml容量瓶(A级)八个,用5ml的刻度吸管(A级),准确吸取每毫升含汞
0.100μg的汞标准使用溶液(3.16)0、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00、4.00ml注入容量瓶中,用稀释液稀释至标线,摇匀,然后完全按照测定试样步骤(5.5)对每一个标准系列溶液进行测定。
以经过空白校正的各测量值为纵坐标,以相应标准试份溶液汞浓度(μg/L)为横坐标,绘制测定值-浓度校准曲线。
5.5 测定: 取出汞还原器吹气头,逐个吸取10.00ml。经(5.2)处理后的试样或空白溶液(5.3)注入汞还原器中,加入1ml氯化亚锡溶液(3.11),迅速插入吹气头,然后将三通阀旋至“进样”端,使载气通入汞还原器。此时试份中汞被还原汽化成汞蒸气,随载气流载入测汞仪的吸收池,表头指针和记录迅速上升,记下最高读数或峰高。待指针和记录笔重新回零后,将三通阀旋回“校零”端,取出吹气头,弃去废液,用蒸馏水洗汞还原器二次,再用稀释液洗一次,以氧化可能残留的二份锡,然后进行另一试份的测定。
6 结果的表示
浸出液中(汞)浓度c(μg/L)其计算公式如下:
式中:c--水样中汞的浓度,μg/L;
v--制备试样时分取样品体积,ml;
v0--制备试样时定容体积,ml;
7 精密度和准确度
室内对汞含量为0.081μg/L的锑渣浸出液和汞含量为3.0μg/L铋渣浸出液,分别平行测定11次,其相对标准偏差分别为3.9%和2.4%。对电镀污泥、尾矿渣、锑渣和砷钙渣等8种不同废渣浸出液进行加标试验(加标量为样品含量的0.5~0.8倍),其回收率在95%~103%之间。
附录A 注意事项
A.1选择合适的载气流速与进样方式。
当采用抽气(或吹气)鼓泡法样时,流速太大会使进入吸收池的汞蒸气浓度降低;流速过小,又会使汽化速度减慢。按气路装置图,选择0.7~1.2L/min较好。
A.2 选择大小适当、汽化效果好的汞还原器。
汞还原器大小,应根据测定时的试份体积决定。吹气头形状以莲蓬形最佳,且与底部距离越近越好。采用抽气(或吹气)鼓泡法进样时,对灵敏度影响很小,以2:1~3:1左右最佳。
A.3 当室温低于10℃时,不能进行测定,应采取提高操作间环境温度的办法来提高份的汽化温度。
A.4 在氯化亚锡溶液中加入锡粒,是为了防止其氧化成高价锡而失效。
A.5 用盐酸羟胺还原高锰酸钾会产生氯气,必须放置数分钟使氯气逸失,以免干扰汞的测定。
A.6 为了工作曲线的稳定,绘制时可采用平行样测定。
A.7 试剂中的汞及在紫外区有吸收的挥发性杂质,可预先通净化空气或氮气除去
A.8 双光束冷原子吸收测汞仪精密度高,可克服电压波动、光源不稳定的影响,还可以客服环境气氛等因素的影响。
固体废物 总汞的测定 冷原子吸收分光光度法
作业指导书
1 主题内容与适用范围
1.1 本标准规定了测定固体废物浸出液中总汞的高锰酸钾-过硫酸钾消解冷原子吸收分光光度法。
1.2 本标准方法适用于固体废物浸出液中总汞的测定。
1.2.1 在最佳条件下(测汞仪灵敏度高,基线漂移及试剂空白值极小),当试样体积为200m L时,最低检出浓度可达0.05μg/L。在一般情况下,测定范围为0.2~50μg/L。
1.2.2 干扰
碘离子浓度等于或大于3.8μg/L时明显影响精密度和回收率。若有机物含量较高,规定的消解试剂最大量不足以氧化样品中的有机物,则方法不适用。
2 原理
汞原子蒸气对波长253.7nm的紫外光具有强烈的吸收作用,汞蒸气浓度与吸收值成正比。在硫酸-硝酸介质及加热条件下,用高锰酸钾和过硫酸钾将试样消解:或用溴酸钾和溴化钾混合试剂,在20℃以上室温和0.6~2mol/L的酸性介质中产生溴,将试样消解,使所含汞全部转化为二价汞。用盐酸羟胺将过剩的氧化剂还原,再用氯化亚锡鼗二价汞还原成金属汞。在室温通入空气或氮气流,将金属汞汽化,载入冷原子吸收测汞仪,测量吸收值,可求得试样中汞的含量。
3 试剂
除另有说明,分析中仅使用符合国家标准或专业标准的分析纯试剂,其中汞含量要尽可能少。如采用的试剂导致空白值偏高,应改用级别更高或选择某些工厂生产的汞含量更低的试剂,或自行提纯精制。配制试剂或试样稀释定容,均使用无汞蒸馏水(3.1)。试样一律盛于磨口玻璃试剂瓶。
3.1 无汞蒸馏水。二次重蒸馏水或电渗析去离子水通常可达到此纯度。也可将蒸馏水加盐酸酸化至PH3,然后通过巯基棉纤维管(3.2)除汞。
3.2巯基棉纤维管除汞法:在内径6~8mm、长100mm左右、一端拉细的玻璃管,或500ml分液漏斗放液液管中,填充0.1~0.2g巯基棉纤维(3.3),将待净化试剂以10ml/min速度流过一至二次即可除尽汞。
3.3硫基棉纤维(sulfhydryl cotton fiber,缩写S·C·F)。
二棕色磨口厂口瓶中,依次加入100ml硫代乙醇酸(CH2SHCOOH,分析纯)、60ml乙酸酐[(CH3CO)2O]、40ml36%乙酸(CH3COOH)、0.3ml浓硫酸(3.4),充分混匀,冷却至室温后,加入30g长纤维脱脂棉,铺平。使之浸泡完全,用水冷却,待反应热散去后,加盖,放入40±2℃烘箱中2~4天后取出。用耐酸过滤漏斗抽滤,用无汞蒸馏水(3.1)充分洗涤至中性后,摊开,于30~35℃下烘干。成品放棕色磨口广口瓶中,避光,较低温度下保存。
3.4 硫酸(H2SO4):ρ=1.84g/ml,优级纯。
3.5硝酸(HNO3):ρ=1.42g/ml,优级纯。
3.6 盐酸(HCl):ρ=1.19g/ml,优级纯。
3.7 重铬酸钾(K2Cr2O7),优级纯。
3.8 高锰酸钾(KMnO4)溶液,5%:将50 gKMnO4(优级纯,若纯度达不到优级纯。要求重结晶提纯KMnO4)用水溶解后,定容至1000 mL,贮于棕色瓶中。
3.9 过硫酸钾(K2SO8)溶液,5%:将5 g过硫酸钾溶于少量水中,定容至100 mL。现配现用。
3.10 盐酸羟胺(NH2OH·HCl)溶液,20%;将20 g盐酸羟胺用水溶解后稀释至100 mL。该溶液不可久贮。
3.11 氯化亚锡(SnCl2)溶液,20%:将20gSnCl2加入20 mLHCl(3.6)中,微徽加热溶解,冷却后用水稀释至100 mL以2.5 L/min的流速通入氮气约2 min除汞,加几颗锡粒密塞保存。
3.12 经碘化处理的活性碳:称取1份重量碘、2份重量碘化钾和20份重量水。在烧杯中制成溶液,加入约10份重量的粒状活性碳(工业用,φ3 mm,长3~7 mm),用力搅拌至溶液脱色后,用G1号砂芯漏斗滤出活性碳,在约105℃烘干1~2 h,备用。
3.13 汞标准固定液(称固定液),0.5 g/L:将0.5 g重铬酸钾(3.7)溶于950 mL水中,再加入50 mLHNO3(3.5)。
3.14 稀释液:将重铬酸钾(3.7)0.2 g溶于900 mL水中,加入H2SO4(3.4)28 mL,冷却后定容至1000 mL。
3.15 汞标准贮备液,100μg/mL:称取在硅胶干燥器中放置过夜的氯化汞(HgCl2)0.1354 g,用固定液(3.13)溶解后转移至1000 mL容量瓶中,再用固定液定容,摇匀。
3.16 汞中间标准溶液,10 μg/mL:吸取汞标准贮备液(3.15)10.0 mL,用固定液(3.13)定容至100 mL。
3.17 汞标准使用溶液,0.1 μg/mL:吸取汞标准贮备液(3.16)10.0 mL,用固定液(3.13)定容至100 mL,摇匀。于室温下阴凉处保存。通常可使用3个月。
3.18 变色硅胶:干燥用。
3.19 洗液:将10g重铬酸钾溶于9L蒸馏水中,加入1000mLHNO3。
4 仪器
一般实验仪器和以下专用仪器:
4.1 测汞仪。
4.2 汞还原器,容积分别有25、50、100mL,具有磨口,带有蓬蓬形多孔吹气头的翻气瓶。
4.3 U形管,φ15×110mm,内填60~80mm的普通粒状变色硅胶(3.18)。
4.4三通阀。
4.5 汞吸收装置:250mL,玻璃制干燥塔,内填经碘化处理的活性炭(3.12)。仪器的净化系统,可根据不同测汞仪的特点及具体条件进行连接。更换U形管中的硅胶。
5 步骤
5.1 样品的保存:采用硼硅玻璃瓶或高密度聚乙烯塑料壶,样品尽量充满容器,以减少器壁吸附。样品应在40℃下保存,最长不超过28天。
5.2 试样制备 高锰酸钾-过硫酸钾消解法
准确吸取10~50ml试液(视其中汞含量而定),注入125ml锥形瓶中,取样量少者,应补充适量无汞蒸馏水(3.1)。依次加1.5ml浓硫酸(3.4) ,4ml高锰酸钾溶液(3.8),如果不能至少在5min维持紫色,则混合后再补加适量高锰酸钾溶液,以使颜色维持紫色。然后,再加4ml过硫酸钾溶液(3.9),插入小漏斗,置于沸水浴中使样液在近沸状态保温1h,取下冷却。或者向试液中加数粒玻璃珠或者沸石,插入小漏斗,擦干瓶底,在电热板上加热煮沸10min(煮沸法)。取下冷却。
在临测定时,边摇边滴加盐酸羟胺溶液(3.10),直至刚好将过剩的高锰酸钾及器壁上二氧化锰全部褪色为止。转入100ml容量瓶,立即用稀释液(3.14)稀至刻度。
5.3 空白试样:每分析一批试样,应同时用无汞蒸馏水代替浸出液试样,按上述试样处理(5.2)步骤,制备2份空白试料。
5.4校准曲线的绘制
取100ml容量瓶(A级)八个,用5ml的刻度吸管(A级),准确吸取每毫升含汞
0.100μg的汞标准使用溶液(3.16)0、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00、4.00ml注入容量瓶中,用稀释液稀释至标线,摇匀,然后完全按照测定试样步骤(5.5)对每一个标准系列溶液进行测定。
以经过空白校正的各测量值为纵坐标,以相应标准试份溶液汞浓度(μg/L)为横坐标,绘制测定值-浓度校准曲线。
5.5 测定: 取出汞还原器吹气头,逐个吸取10.00ml。经(5.2)处理后的试样或空白溶液(5.3)注入汞还原器中,加入1ml氯化亚锡溶液(3.11),迅速插入吹气头,然后将三通阀旋至“进样”端,使载气通入汞还原器。此时试份中汞被还原汽化成汞蒸气,随载气流载入测汞仪的吸收池,表头指针和记录迅速上升,记下最高读数或峰高。待指针和记录笔重新回零后,将三通阀旋回“校零”端,取出吹气头,弃去废液,用蒸馏水洗汞还原器二次,再用稀释液洗一次,以氧化可能残留的二份锡,然后进行另一试份的测定。
6 结果的表示
浸出液中(汞)浓度c(μg/L)其计算公式如下:
式中:c--水样中汞的浓度,μg/L;
v--制备试样时分取样品体积,ml;
v0--制备试样时定容体积,ml;
7 精密度和准确度
室内对汞含量为0.081μg/L的锑渣浸出液和汞含量为3.0μg/L铋渣浸出液,分别平行测定11次,其相对标准偏差分别为3.9%和2.4%。对电镀污泥、尾矿渣、锑渣和砷钙渣等8种不同废渣浸出液进行加标试验(加标量为样品含量的0.5~0.8倍),其回收率在95%~103%之间。
附录A 注意事项
A.1选择合适的载气流速与进样方式。
当采用抽气(或吹气)鼓泡法样时,流速太大会使进入吸收池的汞蒸气浓度降低;流速过小,又会使汽化速度减慢。按气路装置图,选择0.7~1.2L/min较好。
A.2 选择大小适当、汽化效果好的汞还原器。
汞还原器大小,应根据测定时的试份体积决定。吹气头形状以莲蓬形最佳,且与底部距离越近越好。采用抽气(或吹气)鼓泡法进样时,对灵敏度影响很小,以2:1~3:1左右最佳。
A.3 当室温低于10℃时,不能进行测定,应采取提高操作间环境温度的办法来提高份的汽化温度。
A.4 在氯化亚锡溶液中加入锡粒,是为了防止其氧化成高价锡而失效。
A.5 用盐酸羟胺还原高锰酸钾会产生氯气,必须放置数分钟使氯气逸失,以免干扰汞的测定。
A.6 为了工作曲线的稳定,绘制时可采用平行样测定。
A.7 试剂中的汞及在紫外区有吸收的挥发性杂质,可预先通净化空气或氮气除去
A.8 双光束冷原子吸收测汞仪精密度高,可克服电压波动、光源不稳定的影响,还可以客服环境气氛等因素的影响。