浅谈HG-AFS测定工业废水中砷的消解方法的研究论文
1引言
工业废水中的砷是国家环境保护中规定的第Ⅰ类应达标排放的有毒有害重金属，排放指标要求As≤0.50mg/L。
株洲清水塘工业园区内有株洲冶炼、中盐株化等化工冶炼企业。废水中的砷主要来源于冶炼企业铅锌冶炼烟气中经回收制硫酸后尾液中残留的砷，以及中盐株化硫酸厂残存硫铁矿经水流浸蚀流出的少量余液。
为准确测定废水中的砷含量，文献中推荐用HNO3-HClO4法联合对样品进行消解，实验采用原子荧光法在各种测试条件下反复检测，以从中找出最佳检测用酸的配比、用量及检测方法。
2实验部分
2.1仪器
(1)AFS-8220型原子荧光光度计(北京吉天仪器有限公司)，载气为氩气(99.99%)。
(2)电热板。
2.2试剂
(1)硝酸，优级纯。
(2)高氯酸，分析纯。
(3)盐酸，优级纯。
(4)混合液(50g/L硫脲+50g/L抗坏血酸)：称取硫脲、抗坏血酸(均使用分析纯即可)各5g，用100mL去离子水溶解，现用现配。
(5)还原剂(20g/L硼氢化钾+5g/L氢氧化钾)：先称取氢氧化钾放入去离子水中，待完全溶解后再加入称好的硼氢化钾溶解后摇匀，现用现配。
(6)载流(5%HCl)：量取50mL浓盐酸，用去离子水定容至1000mL。
(7)砷标准贮备液(1mL=0.1mgAs)：砷标准贮备液(GBW(E)081693ρ=100mg/L)。
(8)砷标准使用液(1mL=1μgAs)：由砷标准贮备液逐级稀释配制，用5%(V/V)HCl定容。
(9)砷标准系列溶液：取100mL容量瓶5个，依次加入砷标准使用液0.00mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、8.00mL、10.00mL，用少量水稀释后，加入浓盐酸5.0mL，混合液10.0mL，用去离子水定容，摇匀，放置30min后测定。系列浓度为0.00μg/L、10.00μg/L、20.00μg/L、40.00μg/L、80.00μg/L、100.00μg/L。
2.3样品的消解
(1)第一轮实验中样品的不同消解方法
①1#系列样品：采用HCl进行消解。50mL容量瓶中取10mL水样，加入5.0mL浓盐酸，沸水浴20min，冷却后再加入2.5mL浓盐酸和5.0mL混合液，用去离子水定容，摇匀，放置30min后测定。
②2#、3#、4#、5#系列样品：采用不同酸、不同用量进行消解。150mL高型烧杯移取相同水样各10mL，分别加入[HNO3+HClO4](1+1)2mL、[HNO3+HClO4](2+1)1mL、2mL及3mL，在电热板上加热至瓶口冒白烟，移开冷却后加入HCl(1+1)1mL，继续加热至沸腾，黄褐色烟冒尽，冷却后移入50mL容量瓶中，再加入4mL浓盐酸和5mL混合液，用去离子水定容，摇匀，放置30min后测定。
(2)第二轮实验中样品的不同消解方法
①1#系列样品：采用HCL进行消解。同第一轮实验中的`1#系列样品。
②2#、3#、4#、5#系列样品：采用不同酸、相同用量进行消解。150mL高型烧杯移取相同水样各10mL，分别加入HNO31mL、[HNO3+HClO4](1+1)、(2+1)、(3+1)各1mL，余下处理方法同第一轮实验中的2#、3#、4#、5#系列样品。
2.4测定
(1)仪器条件：负高压：240V;灯电流：30mA;载气流量：300mL/min;屏蔽气流量：800mL/min;原子化器高度：8mm;注样体积：2.0mL;读数时间：10s;延迟时间：1s。
(2)测量并记录结果：开机预热20min后，打开砷测量文件，设置好样品参数，即可开始标准曲线、样品空白值及样品含砷量的测量。
(3)通过砷含量结果的比对会发现：砷含量高时，水样加混合酸[HNO3+HClO4]消解后，溶液颜色呈现透明的黄绿色。含量越高，则溶液颜色越深;含量越低，则溶液颜色越接近透明无色。
2.5加标回收率试验与精密度试验
在第二轮实验的第二次样品溶液中，各移取10mL水样于2个150mL高型烧杯中，分别加入砷标准使用液(1mL=1μgAs)0.50mL、1.00mL，然后再加入[HNO3+HClO4](2+1)1mL，按2#、3#、4#、5#系列样品的操作方法消解样品并测定样品中的砷含量，对每个加标样品溶液重复测定6次，加标回收率分别为93.59%和97.23%，平均RSD为1.24%。
3结果讨论
(1)由第一轮实验数据可知：
①对于化工冶炼类工业废水中含砷量的检测，光使用盐酸满足不了样品的消解要求。
②样品量为10mL时，消解所用高氯酸用量应不超过1mL，或其对应的硝酸用量应达到高氯酸用量的两倍以上，否则会影响样品的消解，降低砷离子的浸出。
③样品量为10mL时，消解所用混合酸(即[HNO3+HClO4]，浓度配比为(2+1))用量为1mL即能满足样品消解的要求。
(2)由第二轮实验数据可知：
①对于化工工业废水中含砷量的检测，单纯使用盐酸或硝酸不能很好地满足样品的消解要求。
②样品量为10mL，当消解所用HNO3-HClO4配比分别为(1+1)、(2+1)、(3+1)，且用量均为1mL时，都能满足样品的消解要求，测试结果几乎相等。
③因高氯酸是氧化性较强的酸，在用量多且高温加热的情况下，可能产生爆炸性混合物，但检测中又需充分利用高氯酸的强氧化性，故从安全角度和经济利益两方综合考虑，选择在样品取样量为10mL时，加入HNO3-HClO4(2+1)1mL消解样品的测定方法最为适宜。
(3)对样品消解颜色的判断：
根据消解水样中溶液颜色随砷含量变化的情况，可在用HNO3-HClO4消解水样时，依据溶液颜色变化的深浅初步判定水样中含砷量的多少。为使砷样测定浓度落在工作曲线范围内，当消解后溶液颜色变深时，可适当减少取样量。
4结束语
采用在样品取样量为10mL时，加入HNO3-HClO4(2+1)1mL消解样品的测定方法，经加标处理样品后，样品的加标回收率为93.59%和97.23%，平均RSD为1.24%，误差均在标准测试范围内，说明可以采用这种消解方法测定这类化工冶炼工业废水。
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