粉煤灰中20种金属元素的ICP-MS分析
1 引言
粉煤灰是火力发电厂的工业废渣,2005年全国燃煤电厂和低热值电厂排放的粉煤灰高达3.3亿吨以上,居世界第一位,占全国固体废弃物的40%。同时粉煤灰又是一种可综合利用的宝贵资源。它具有较大的比表面积,良好的吸附性能。可广泛应用到废水、废气的处理中,如吸附重金属、对染料废水进行脱色。除去城市废水中的有机磷和氟[1],吸收SO2废气[2]。另外,它还有元素资源优势,可用于提取铝盐和其它金属元素,还可用于建筑材料、修筑道路等方面的应用。粉煤灰的资源价值日益凸显,它的应用也日益广泛。在应用中金属元素的释放,特别是重金属元素的释放所引起的二次污染问题越来越引起研究者的重视[3、4]。本文针对这一问题对沙角电厂A机组的粉煤灰进行金属元素分析,为粉煤灰的深度利用提供参数。
2 实验部分
2.1 实验仪器与试剂
X Series-Ⅱ型电感耦合等离子体质谱仪(Thermo Fisher Scientific,USA)
标准储备液:银、铝、镉、铜、钡、钛、锰、钒、锌、铬、钴、铁标准溶液浓度为1000ug•mL-1,砷、铅、钼、汞、硒、镍、铍、铊标准溶液浓度为100ug•mL-1(国家标准物质研究中心)。临用时用1%硝酸稀释配制成混合标准使用液;
标准溶液系列:由标准储备液逐级稀释而成,介质为1%硝酸;
调谐液:10ug•mL-1Co, In, Li, Tl 混合溶液(2%硝酸介质)(EXAXOL Chemical Corp.);
内标溶液:20 ug•mL-1Bi, In, Sc, Tb, Y混合溶液(2%硝酸介质)(EXAXOL Chemical Corp.),使用前用1%硝酸稀释为100 ug•L-1;
实验中所用硝酸为BV-Ⅲ级,水为超纯水(18.2MΩ•cm),由Milli-Q超纯水系统制得。
2.2 样品前处理方式
准确称取O.2g(精确至0.0002g)试样于50ml聚四氟乙烯坩埚中,用水润湿后加入l0ml盐酸(3.1),于通风橱内的电热板上低温加热,使样品初步分解,待蒸发至约剩3ml左右时,取下稍冷,然后加入5m1硝酸(3.2),5m1氢氟酸(3.5),3ml高氯酸(3.6),加盖后于电热板上中温加热1h左右,然后开盖,继续加热除硅,为了达到良好的飞硅效果,应经常摇动坩埚。当加热至冒浓厚高氯酸白烟时,加盖,使黑色有机碳化物分解。待坩埚壁上的黑色有机物消失后,开盖,驱赶白烟并蒸至内容物呈粘稠状。视消解情况,可再补加3ml硝酸(3.2),3ml氢氟酸(3.5),1m1高氯酸(3.6),重复以上消解过程。当白烟再次冒尽且内容物呈粘稠状时,取下稍冷,用水冲洗内壁及坩埚盖,并加入1m1硝酸溶液(3.3)温热溶解残渣。然后全量转移至50ml容量瓶中,冷却后定容至标线,摇匀,备测。
2.3样品预处理及测定
对于浊度<5ntu的清洁水样,加硝酸酸化至ph<2;对于浑浊水样需 经过0.45um 滤膜过滤,并酸化至ph<2。在仪器最优化实验条件下, 用icp-ms 直接进样,外标法定量。 使用调谐液对仪器工作参数进行最优化,优化后的参数为:正向功率:1350w;冷却气流量:13lmin -1;辅助气流量:0.80 lmin -1;样品 提升速率:1.50 lmin -1;雾化室:piltier 半导体控温于(30.1); 采样深度:10mm;
3.1实验结果 3.2讨论 沙角电厂a机组的粉煤灰中的金属元素主要是铁、铝、锰、钛、 钡、钒,另外还含有极少量的镍、铜、锌、银、铍、钴、钼、锑。 铝的含量可能有些偏差,因为用icp 测铝干扰较大,加标回收率不 高。从以上的数据可知,对人体具有显著生物毒性的重金属——汞、 镉、铅、铬等在检测过程中未发现。从金属氧化物的百分含量来看, 粉煤灰中金属氧化物含量较少,主要是硅的氧化物。 沙角电厂a机组的粉煤灰中的金属元素主要是铁、铝、锰、钛、 钡、钒,另外还含有极少量的镍、铜、锌、银、铍、钴、钼、锑。 改性粉煤灰去除废水中重金属离子的研究水泥和粉煤灰及其硬化体中cr()的溶出行为粉煤灰硬化体中cr()的溶出行为
