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分光光度法测定固体废弃物中的总磷含量

2019.5.02

  固体废弃物,是指在生产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、半固态废弃物质。由于其特殊的存在形式,比其他的环境污染更难得到处置。随着工业生产规模的扩大,人们生活水平的提高,废弃物成分日益复杂,排放量也逐年增多。这些固体废物在厂区内长期堆积,不仅占用大量土地,而且对周围环境造成了较严重的污染。固体废弃物中存在的磷,会导致水体富营养化、引起水质恶化,防治这些固体废物污染环境是当前必须解决的实际问题,为此对固体废弃物磷含量的测定就显得极为重要。下面通过介绍总磷含量测定方法,并对固体废弃物实际样品的测定结果进行分析,以实际实验研究达到控制磷排放的研究支持,降低其对环境的影响。 
  1 实验部分 
  1.1 仪器和试剂 
  (1)仪器。Marsxpress微波消解仪(美国CEM公司);723PC可见分光光度计(上海欣茂公司);ECH-1电控温加热板(上海新仪微波化学科技有限公司)。 
  (2)试剂。 碳酸钠溶液,剂量取10%,单位为m/V;选择ρ为1.4g/mL的硝酸溶液;指示剂选择2,6或者2,4的一二硝基酚,剂量2g/L,使用的指示剂若存在沉淀现象,那么实验前必须要进行一次充分过滤;偏钒酸铵溶液,制作该溶液需要使用到300mL水和1.25g偏钒酸铵,制作步骤为于沸水中放入偏钒酸铵,使其充分溶解并冷却后将总量约为250mL的浓硝酸放入其中,待其冷却;钼酸铵溶液,制作步骤为只需将400mL水与25g钼酸铵融合在一起即可。正常情况下,偏钒酸铵溶液和钼酸铵溶液融合并稀释后溶液会呈现浅黄色;20mg/L磷标准溶液。整个实验的用水均一致确定用去离子水,而这些溶液使用的试剂均一致确定用分析纯。 
  1.2 实验结果 
  (1)样品采集和制备.样品主要是从垃圾场中提取,其具体的制作方法主要是参照HJ/T20-1998[10]内要求。固体废弃物样品在提取制备完成后首先需要将其风干处理(要求为自然风干,不可人工风干),然后在进行过100目测筛选处理。并在筛选的样品中提取大约5g重,将这些样品放入温度为105℃的烘干箱内进行进一步烘干,将样品中的水分蒸发出去,烘干至样品重量仅为±0.01g停止,对±0.01g重样品的含水率进行精确计算。 
  (2)标准曲线绘制。首先将7个容积为50mL的容量瓶准备好,然后吸取磷标准使用液,总吸7次,剂量氛围为20mg/L0.00mL,20mg/1.00mL,20mg/2.00mL,20mg/4.00mL,20mg/6.00mL,20mg/8.00mL,20mg/10.0mL。吸取溶液在容量瓶中加入水稀释,加水至瓶身3/5处,然后再加入两滴指示剂和10%碳酸钠溶液,于此同时加入10mL偏钒钼酸铵混合溶液,得出磷标准系列溶液,剂量分别为0.00mg/L,0.40mg/L,0.80mg/L,1.60mg/L,2.40mg/L,3.20mg/L,4.00mg/L。将这些溶液在常温喜爱防止三十分钟左右,然后再通过波长420nm处寻找吸收值。最后分别以磷浓度和吸收值作为横纵坐标制作曲线。 
  (3)试样预处理。首先,与废物样品中称出0.2至0.5g左右的样品,将样品与10mL浓硝酸一同放入微波消解罐内,静放一个晚上。第二天将样品放入微波消解器中进行消解,操作规范如表1内要求。消解结束后将整个微波消解罐放到电热消解器中进行赶酸气处理,赶酸至样品呈灰白色位置。最后将灰白色样品放入50mL的比色管中并加水摇荡、静放等待结果。 
  (4)试样测定。首先取50mL溶液瓶,将5.00mL清液放入瓶中,加入水进行稀释,水量高度需占瓶身3/5.然后于稀释溶液中加入两滴指示剂,同时放入10%碳酸钠溶液,使溶液变成淡黄色。这些操作之后的所有操作均与标准曲线操作相同。最后查询含磷量方法需从吸光值上进行查找。 
  (5)结果计算。计算固体废弃物总磷量的计算公式为: 
  公式中,V1、V2、V3分别指的是消解液体积、消解也吸收总量以及待测的溶液体积,单位均为mL。m指的是样品称样量,单位g。 
  1.3 讨论 
  (1)方法。若标准溶液测试采用的是偏钼酸铵分光光度法,那么其要求的总磷量最佳值一般为0~4.00mg/L,具体值数要求如表2所示。 
  (2)方法检出限与测定下限。检出限是按照HJ168-2010附录A的数值进行计算,通常情况下是将附录A中的值进行空白值扣除后得出的值和值数为0.01的吸光度相互对应后得出的值确定为实现做需要的检出限。而测定下线=4×检出限。检出限的计算公式为MDL=0.01/b,从该公式中可以计算出,检出限和测定下限分别为0.06mg/L和0.24mg/L。 
  (3)方法精密度试验。实验过程中取得最精密结果值的一个方法就是进行反复多次的检验,所以为了得到实验的精密度,进行固体废弃物检测时需要对污泥、标准样品以及飞灰等这些实验样品进行最少六次的平行检测,检测到这些样品的相对标准偏差处在1.4~6.2%之前时才可停止。偏差值如表3所示。 
  (4)方法准确度试验。测试方法和标准为有证物质GBW/074229(GSS-15),测试结果显示,样品的测定值、相对偏差值以及标准值分别等于558mg/kg、0.4%以及560±18mg/kg。这些检测结果与实验要求刚好相符。表4为实际样品进行加标回收率实验检测的结果。从表中可知,实际样品的平均回收率为94.0%(样品2)和95.6%(样品1)。而加标回收率在最小在87.6%,最大为105%。而这些平均值正好处在这个范围内。与实际相符率较高,具有较大的可信度。 
  (5)干扰物影响。实验测试结果表明,偏钼酸铵的分光光度法具有色稳定和显色范围非常广的特点,该方法在测试过程中受到干扰的几率较小,尤其是较为常见的阴阳离子等更是不会对其测试结果产生多大影响。但是相对于该方法而言,硫化物或者硅等这些溶液的光度法实验就会受到外部的严重干扰,且很多干扰均与这些溶液的浓度有关,比如浓度超过75mg/L的氯化物实验室就会受到严重感染,浓度超过100mg/L的二价铁会受到干扰,但是若浓度值小于这个值,那么则不会出现干扰。 
  (6)注意事项。在进行消解处理之前,为了取得较好的消解效果,可以在消解前一天晚上将样品放在硝酸冷内一个晚上,然后第二天再将样品取出,进行进一步的微波消解。判断消解是否完全的方法是查看样品的颜色,一般情况下灰白色为消解完全,棕色或者黑色为不完全消解。所以,若样品的颜色呈现棕色或者黑色时,应该首先将微波消解罐拿下并等其冷却后再次加入适量的硝酸进行新一轮的消解,反复按照这种步骤操作直到样品完全消解(即颜色为灰白色)。 
  2.结论 
  总之,通过对分光光度测定法进行验证试验,方法验证结果表明,方法的检出限、测定下限和方法的精密度、准确度和加标回收率均具有较好的重复性和再现性,能够满足方法特性指标要求。 

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