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生活污水中Hg含量的测定

www.bysj580.com / 2019-05-17
生活污水中Hg含量的测定
摘  要
 冷原子吸收法与一般原子吸收法相比,原子化温度低,不再需要使用火焰或电加热等方式使待测元素原子化.汞在常温下容易挥发成原子蒸汽,它的原子化就是常温,一般用冷原子吸收法测定汞,是把样品先处理成溶液,并使其中的汞的状态全部转化成二价汞离子,然后放入反应瓶中,加入二氯化锡还原剂,此时,二价汞被还原成汞原子,通入纯空气或氮气,把汞原子吹到吸收管中,此时高压汞灯发出的汞的特征谱线253.7nm,此光线穿过10多厘米长的吸收管,其中的汞原子吸收此特征谱线后,使谱线强度减弱,减弱程度与汞原子蒸汽中汞的数量成正比,据此可测定样品中汞的含量.
冷原子吸收测汞仪,使用前要充分预热,至少40min。载气流速控制在60ml/min。流量一旦选定,在测量过程中应保持相对稳定。调节流量应在进样状态下进行。特别值得注意的是,汞蒸气吸收池经过长时间使用会吸附微量汞,必须随时清洗除汞,以免影响分析结果。具体做法是,在测汞仪进气口用滴管加入一定量的无水乙醇,使之吸入吸收池内,并在测汞仪出气口连接适当长度的硅胶管至室外,抽气使乙醇蒸气与微量汞蒸气排出,重复几次,汞蒸气吸收池内的汞就能去除干
关键词:汞;冷原子吸收法
 
 Abstract
Method and atomic absorption method and cold atomic absorption, atomic temperature low, no longer need to use flame or electric heating method to measuring elements to make atomic. Mercury volatile into atomic vapor at room temperature, it is generally at room temperature atomization, determination of mercury by cold atomic absorption spectrometry, the sample is first processed into the solution, and that the mercury state into two mercury ion, and then put into the reaction flask, add two tin chloride reduction agent, at this time, the price was reduced to two mercury mercury atoms, the pure air or nitrogen, the mercury atom absorption tube to blow, features at this time from the high pressure mercury lamp mercury line 253.7nm, the light passes through more than 10 cm long absorption tube, spectral line of mercury atoms which absorb the characteristics, the spectral line intensity, decreased number and atomic mercury vapor is proportional to the content of mercury, the mercury in a sample can be measured.
Cold atomic absorption mercury analyzer, to fully preheated before use, at least 40min. The carrier gas flow rate control in 60ml/min. Flow once selected, should remain relatively stable in the process of measurement. Adjust the flow shall be carried out in the sampling condition. In particular, mercury vapor absorption pool after long time use can adsorb trace mercury, mercury removal must be clean at any time, so as not to affect the results of the analysis. Specifically, in anhydrous ethanol intake by adding a certain amount of mercury with a dropper, the inhalation of absorption pool, and in mercury measurement instrument air outlet is connected with the appropriate length of the silicone tube to the outside, pumping the ethanol vapor and trace mercury vapor discharge, repeated several times, mercury vapor absorption mercury can pool remove stem.
Keywords:Mercury;Atomic absorption spectrometry
 
生活污水(domestic sewage)主要水质指标为:水温一般在10~20℃,COD为200~500mg/L,BOD5为100~300mg/L,pH=6.5~7.5,SS=100~250mg/L,可生化性较好,各种营养物质齐全。生活污水处理工艺目前已相当成熟,按处理程度划分,可分为一级、二级和三级处理工艺。污水一级处理应用物理方法,如筛滤、沉淀等去除污水中不溶解的悬浮固体和漂浮物质。污水二级处理主要是应用生物处理方法,即通过微生物的代谢作用进行物质转化的过程,将污水中的各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质。污水三级处理是在一、二级处理的基础上,应用混凝、过滤、离子交换、反渗透等物理、化学方法去除污水中难溶解的有机物、磷、氮等营养性物质。污水一级处理为预处理,二级处理为主体,处理后的污水一般能达到排放标准。三级处理为深度处理,出水水质较好,甚至能达到饮用水质标准,但处理费用高,除在一些极度缺水的国家和地区外,应用较少。目前我国许多城市正在筹建和扩建污水二级处理厂,以解决日益严重的水污染问题。
人类生活过程中产生的污水,是水体的主要污染源之一。主要是粪便和洗涤污水。城市每人每日排出的  生活污水量为150—400L,其量与生活水平有密切关系。生活污水中含有大量有机物,如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等;也常含有病原菌、病毒和寄生虫卵;无机盐类的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。总的特点是含氮、含硫和含磷高,在厌氧细菌作用下,易生恶臭物质。人们应该保护水资源.
汞(Mercury)是有毒元素之一,如果食品中含汞超标对人体非常有害,造成疾病,有的甚至死亡,故对食品中Hg的测定十分重视,决不可以超标,以免对人体健康带来威胁。测Hg的方法有很多,如专用测汞仪,化学法,原子荧光,冷原子吸收以及氢化发生冷原子吸收法等,比较各种方法,我们认为氢化物发生冷原子吸收法较好,具有灵敏度关键词食品,汞,氢化物发生冷原子吸收法。地壳中的汞是一种含量不多的元素。天然水中可溶性汞的浓度一般都很低,底质及生物组织可富集汞,从而关系到人体的健康。随着工农业生产的发展,废物的排放、杀虫剂的运用、煤的开采、有机印染业的发展等,都造成了水体的污染。所以水中汞含量的准确测定越来越重要。 痕量汞的测定,常用的测定方法是双硫腙萃取比色法,其缺点是干扰离子较多,操作时需要掩蔽干扰离子和严格掌握反应条件,且灵敏度较低。由于汞原子在室温下即能挥发,故近年来已普遍采用冷原子吸收法。其原理是:汞蒸气对波长253.7nm的紫外光具有最大吸收,在一定的汞浓度范围内,吸收值和汞蒸气的浓度成正比。水样经消解后加入氯化亚锡将化合态的汞转为元素汞,用载气带入原子吸收仪的光路中,测定其吸收值。
第二章
2.1方法原理
在加热条件下,用高锰酸钾和过硫酸钾在硫酸-硝酸介质中消解样品;或用溴酸钾-溴化钾混合剂在硫酸介质中消解样品;或在硝酸-盐酸介质中用微波消解仪消解样品。消解后的样品中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,再用氯化亚锡将二价汞还原成金属汞。在室温下通入空气或氮气,将金属汞气化,载入冷原子吸收汞分析仪,于253.7 nm 波长处测定响应值,汞的含量与响应值成正比。
2.2干扰和消除
采用高锰酸钾-过硫酸钾消解法消解样品在0.5 mol/L的盐酸介质中,样品中离子超过下列质量浓度时,Cu2+ 500 mg/L、Ni2+ 500 mg/L、Ag+1 mg/L、Bi3+ 0.5 mg/L、Sb3+ 0.5 mg/L、Se4+ 0.05 mg/LAs5+0.5 mg/L0.1 mg/L,对测定产生干扰。可通过用水(2.3.1)适当稀释样品来消除这些离子的干扰。
采用溴酸钾—溴化钾法消解样品当洗净剂质量浓度大于等于0.1 mg/L时,汞的回收率小于67.7%。
  2.3试剂和材料
除非另有说明,分析时均使用符合国家标准的分析纯试剂,实验用水为无汞水。
一般使用二次重蒸馏离子水,也可以使用盐酸(2.3.4)酸化PH=3,然后通过疏基棉纤维管(2.3.11.1)除汞后的普通蒸馏水。
(1)重铬酸钾(K2Cr2O7):优级纯。
(2)浓硫酸:ρ(H2SO4)= 1.84 g/ml,优级纯。
(3)浓盐酸:ρ(HCl)= 1.19 g/ml,优级纯。
(4) 浓硝酸:ρ(HNO3)= 1.42 g/ml,优级纯。
(5) 硝酸溶液:1+1量取100ml浓硝酸(2.3.5),缓慢倒入100ml水(2.3.1)中。
(6) 高锰酸钾溶液:ρ(KMnO4)= 50g/ 
称取50 g高锰酸钾(优级纯,必要时重结晶精制)溶于少量水(2.3.1)中。然后用水(2.3.1)定容至1000 ml。 
(7) 过硫酸钾溶液:ρ(K2S2O8)= 50 g/L
称取50 g过硫酸钾溶于少量水(2.3.1)中。然后用水(2.3.1)定容至1000 ml。 
(8) 溴酸钾-溴化钾溶液(简称溴化剂):c(KBrO3)= 0.1 mol/L,ρ(KBr)= 10 g/L
称取2.784 g溴酸钾(优级纯)溶于少量水(2.3.1)中,加入10 g溴化钾。溶解后用水(2.3.1)定容至1000 ml,置于棕色试剂瓶中保存。若见溴释出,应重新配制
2.3.1疏基免纤维
于棕色磨口广口瓶中,依次加入100ml硫代乙醇酸(CH2SHCOOH)、60ml乙酸酐[(CH3CO)2O]、40 ml 36%乙酸(CH3COOH)、0.3 ml浓硫酸(2.3.3),充分混匀,冷却至室温后,加入30 g长纤维脱脂棉,铺平,使之浸泡完全,用水冷却,待反应产生的热散去后,加盖,放入40±2℃烘箱中2 ~4 d后取出。用耐酸过滤器抽滤,用水(2.3.1)充分洗涤至中性后,摊开,于30~35℃下烘干。成品置于棕色磨口广口瓶中,避光低温保存。
2.3.2盐酸羟胺溶液:ρ(NH2OH·HCl)= 200 g/L 
 称取200 g盐酸羟胺溶于适量水(2.3.1)中,然后用水(2.3.1)定容至1000 ml。该溶液常含有汞,应提纯。当汞含量较低时,采用巯基棉纤维管除汞法;当汞含量较高时,先按萃取除汞法除掉大量汞,再按巯基棉纤维管除汞法除尽汞。2.3.11.1 巯基棉纤维管除汞法:在内径6~8mm、长约100mm、一端拉细的玻璃管,或500ml分液漏斗放液管中,填充0.1~0.2 g巯基棉纤维(2.3.10),将待净化试剂以10 ml/min速度流过一至二次即可除尽汞。 
2.3.3萃取除汞法:
量取250 ml盐酸羟胺溶液(2.3.11)倒入500 ml分液漏斗中,每次加入0.1 g/L 双硫腙(C13H12N4S)的四氯化碳(CCl4)溶液15ml,反复进行萃取,直至含双硫腙的四氯化碳溶液保持绿色不变为止。然后用四氯化碳萃取,以除去多余的双硫腙。 
2.3.4氯化亚锡溶液:ρ(SnCl2)= 200 g/L 
称取20 g氯化亚锡(SnCl2·2H2O)于干燥的烧杯中,加入20 ml浓盐酸(2.3.4),微微加热。待完全溶解后,冷却,再用水(2.3.1)稀释至100 ml。若含有汞,可通入氮气或空气去除。
2.3.5重铬酸钾溶液:ρ(K2Cr2O7)= 0.5 g/
称取0.5 g重铬酸钾(2.3.2)溶于950 ml水(2.3.1)中,再加入50 ml浓硝酸(2.3.5)。 
2.3.6汞标准贮备液:ρ(Hg)= 1mg/L 
称取置于硅胶干燥器中充分干燥的0.1354 g氯化汞(HgCl2),溶于重铬酸钾溶液(2.3.13)后,转移至1000 ml容量瓶中,再用重铬酸钾溶液(2.3.13)稀释至标线,混匀。也可购买有证标准溶液。 
2.3.7汞标准中间液:ρ(Hg)= 10.0 mg/L 
量取10.00 ml汞标准贮备液(2.3.14)至100 ml容量瓶中。用重铬酸钾溶液(2.3.13)稀释至标线,混匀。 
2.3.8 汞标准使用液Ⅰ:ρ(Hg)= 0.1mg/L 
量取10.00 ml汞标准中间液(2.3.15)至1000 ml容量瓶中。用重铬酸钾溶液(2.3.13)稀释至标线,混匀。室温阴凉处放置,可稳定100 d左右。
2.3.9汞标准使用液Ⅱ:ρ(Hg)=10 µg/
量取10.00 ml汞标准使用液Ⅰ(2.3.16)至100 ml容量瓶中。用重铬酸钾溶液(2.3.13)稀释至标线,混匀。临用现配。
2.4.0 稀释液
称取0.2 g重铬酸钾(2.3.2)溶于900 ml水(2.3.1)中,再加入27.8 ml浓硫酸(2.3.3),用水(2.3.1)稀释至1000 ml。
2.4.1 仪器洗液  
称取10 g重铬酸钾(2.3.2)溶于9 L水中,加入1000 ml浓硝酸(2.3.5)。
 2.4仪器和设备
(1) 冷原子吸收汞分析仪,具空心阴极灯或无极放电灯。
(2)反应装置:总容积为250、500ml,具有磨口,带莲蓬形多孔吹气头的玻璃翻泡瓶,或与仪器相匹配的反应装置。
  注:采用密闭式反应装置可测定更低含量的汞,反应装置详见附录A。
(3)微波消解仪:具有升温程序功能。
(4)可调温电热板或高温电炉。
(5)恒温水浴锅:温控范围为室温~100℃。
(6)微波消解罐。
(7)样品瓶:500ml、1000ml,硼硅玻璃或高密度聚乙烯材质。
(8)一般实验室常用仪器和设备。
 
 第3章 结果与讨论
3.1结果计算与表示 
3.1.1 结果计算 
样品中总汞的质量浓度ρ(μg/L),按照公式(1)进行计算。
ρ ——样品中总汞的质量浓度,μg/L;
ρ1——根据校准曲线计算出试样中总汞的质量浓度,μg/L;
ρ0——根据校准曲线计算出空白试样中总汞的质量浓度,μg/L;
V0——标准系列的定容体积,ml;
V1——采样体积,ml;
V2——采样时向水样中加入浓盐酸体积,ml;
V——制备试样时分取样品体积,ml。
3.1.2结果表示
  当测定结果小于10μg/L时,保留到小数点后两位;大于等于10μg/L时,保留三位有效数字。
3.2精密度和准确度  
(1)高锰酸钾-过硫酸钾消解法47家实验室分别对总汞质量浓度为0.58µg/L的统一标准样品进行了测定,实验室内相对标准偏差和实验室间相对标准偏差分别为8.6%和28.6%;47家实验室分别对总汞质量浓度为0.67µg/L的统一标准样品(含有1.5mg/L碘离子)进行了测定,实验室内相对标准偏差和实验室间相对标准偏差分别为10.2%和58.0%。详见表1。
溴酸钾-溴化钾消解法47家实验室分别对总汞质量浓度为2.27µg/L的统一标准样品进行了测定,实验室内相对标准偏差和实验室间相对标准偏差分别为5.0%和10.7%;48家实验室分别对总汞质量浓度为2.03 µg/L的统一标准样品进行了测定,实验室内相对标准偏差和实验室间相对标准偏差分别为4.8%和11.5%;48家实验室分别对总汞质量浓度为2.17 µg/L的统一标准样品(含有150mg/L碘离子)进行了测定,实验室内相对标准偏差和实验室间相对标准偏差分别为3.5%和10.7%。详见表1。
表1高锰酸钾-过硫酸钾消解法及溴酸钾-溴化钾消解法精密度和准确度 
3.3微波消解法 
3.3.1精密度 
6家实验室分别对总汞质量浓度为0.40、2.00和4.00μg/L的统一样品进行了测定:实验室内相对标准偏差分别为:2.8%~5.4%,1.5%~3.0%,1.1%~3.1%;实验室间相对标准偏差分别为:3.5%,5.5%,1.5%;重复性限分别为:0.05μg/L,0.13μg/L,0.24μg/L;再现性限分别为:0.06μg/L,0.34μg/L,0.28μg/L。10.3.2  准确度  
 6家实验室分别对工业废水和生活污水实际样品进行了加标分析测定,加标浓度为2.00μg/L,加标回收率分别为:98.0%~109%,97.0%~105%;加标回收率最终值分别为:102%±7.8%,101%±6.0%。 
 
注意事项
1.水样的采集:由于环境水样中的汞甚微且极不稳定,加之器壁的吸附等因素,汞很容易挥发损失掉,为了保存汞不致损失,采样时水样先加(1+1)的硫酸至0.5mol/L,然后再配于0.05mol/LK2Cr2O7溶液中。测定时把采样时加的试剂量考虑在内。 
2.尽量降低空白值 一般水体样品中含汞量为痕量或超痕量(10-10~10-12g/L)。测定如此低含量的汞,仪器的检出限必须要求很低。要获得足够低的检出限,必须尽量降低全程序空白值。引起空白值偏高的主要因素有:
2.1实验用水 分析配制溶液和稀释试样,均需用去离子水。通过多次实验表明:用刚制备的去离子水作空白试验,空白值低。如用存放一段时间的去离子水作空白试验,空白值变高,有时会成倍增高。因此,必须用新制的去离子水。
2.2 化学试剂 最好使用优级纯或基准试剂,使用的试剂中,有些试剂含微量汞,很难去除,直接影响空白值。对于酸性氯化亚锡溶液,可通入纯氮气进行曝气处理,以除去汞杂质。对于浓硫酸、盐酸羟胺,可用200目活性炭吸附,加入活性炭后随时摇动,放置2h,用玻璃棉过滤。
  2.3 玻璃器皿的洗涤 所用的玻璃器皿均需以7.5mol/L硝酸浸泡过夜,用自来水冲洗,再用去离子水冲洗干净,控干备用。洗涤前应根据测试需要列出所要用的玻璃器皿,以免遗漏。这里要特别注意,用于贮存汞标准贮备液的试剂瓶和稀释汞标准溶液的容量瓶,放置一段时间后重新使用时,要按洗涤玻璃器皿的方法洗涤干净,以去除吸附其上面的微量汞。
2.4 实验室环境 汞分析测定对实验室环境的洁净度要求较高,测汞实验不能与使用氯化汞的分析项目混在一起,尽可能单设汞分析室。另外,测汞用的玻璃器皿、化学试剂亦应专用。 
3.样品的制备 由于水样中含有的汞化合物可能以不同价态的无机物或有机物形式存在,分别测定其含量非常困难。通常将其他形式的汞化物转化成Hg2+形式,再还原成汞原子进行总汞的测定。因此必须对水样进行氧化消解。常用的消解方法有:高锰酸钾过硫酸钾煮沸消解法和溴酸钾溴化钾消解法。
3.1.1高锰酸钾过硫酸钾煮沸法 
该法适用于一般废水或地面水、地下水及含有机物、悬浮物较多的复杂废水。将待测样品充分摇匀后,取10~50mL废水,注入150mL三角烧瓶中,取样量少时,用无汞水补至50mL。依次加1.5mL浓硫酸,1.5mL硝酸(1+1),2~
4m
L5%高锰酸钾溶液(高锰酸钾指数在20mg/L以下时,加2mL高锰酸钾溶液)。如果溶液紫色不能维持15min,可酌量再加5%高锰酸钾溶液,但总量不能超过30m
L。然后再加4mL5%过硫酸钾溶液,在试样中加入数粒玻璃珠,插入小漏斗,擦干瓶底,置高温电炉或高温电热板上加热煮沸10min,取下冷却。
3.2.2 溴酸钾溴化钾消解法
本法适用清洁地面水、地下水或饮用水,也适用于含有机物较少的生活污水或工业废水。取摇匀的样品10~50mL。加2.5mL硫酸,25mL溴化剂,加塞摇匀,于20℃室温放置5min以上。样品中应有橙黄色溴析出。

 第四章
    生活污水中汞的来源主要是人们生活过程中的粪便和洗涤污水等人为引入的各种形态和价态的汞。随着工农业生产的不断发展和人们生活水平的提高,汞的应用也越来越多,对环境,例如水域,土壤、大气和动植物造成的污染已经不可忽略。尤其是在水中的汞会经过逐级的生物链发生极大地富集,可浓缩10-100万倍,在生物体鱼中可高达10mg/kg。通过水体中微生物的作用,无机汞可以转化为有机汞通过食物链聚集到人体内,当汞的浓度达到0.2mg/1时便可以使人致病,对人类危害极大。
致谢
    时光匆匆如流水,转眼便是大学毕业时节,春梦秋云,聚散真容易。离校日期已日趋临近,毕业设计的完成也随之进入了尾声。从开始进入课题到论文的顺利完成,一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助,在这里请接受我诚的谢意。
本论文是在我的指导老师肖洁老师的亲切关怀与细心指导下完成的。从课题的选择到论文的最终完成,肖老师始终都给予了细心的指导和不懈的支持,肖老师宅心仁厚,不慕荣利,对学生认真负责,在她的身上,我们可以感受到一个学者的严谨和务实,这些都让我们获益菲浅,并且将终生受用无穷。故借此机会向陈老师表示最衷心的感谢!
此外,本文最终得以顺利完成,也是与本学院其他授课老师,以及同组成员的帮助分不开的,在此向他们表示深深的感谢! 
谢谢你们!
 参考文献
〔1〕王丽梅,环境污水中汞的测定方法研究 [J],2012,(2):13-14


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