工业废水中铅元素测定的前处理方法研究

路 亮

（山东省鲁环生态环境检测评估中心，山东 济南 250101）

1 铅元素对生态环境污染现状

铅元素的存在状态主要为化合物，工业废水中的铅元素污染物难以在正常条件下直接降解，因此工厂废水排放进入江河后会造成水环境中重金属污染程度加剧。当铅元素在在生物体内累积至一定程度后，会对体内各种酶的活性产生抑制作用，使其丧失活性。因此，对工业废水中铅元素进行处理成为亟待解决的问题[1]。

2 水环境中铅元素测定方法及影响因素

不同金属离子在检测样本中所表现出的性质不尽相同，因此在工业废水中需要添加合适的吸附剂用于铅离子的分离与回收。由于待检样本中的盐含量通常较大，对铅元素的测定会造成一定程度的影响，直接对工业废水中的铅元素进行采样难度较大。

对于工业废水样品，常用的铅含量分离及富集方法为石墨炉法。

二者的操作方式主要由下列因素确定：①富集倍数是否满足检测样本的需求；②待检测元素在测定结束后可否定量回收；③原子吸收法对不同金属元素具有良好的择取性，因此适用于样本中铅元素的一次性分离和富集。

2.1 共沉淀法

共沉淀法主要利用痕量元素难溶化合物及不易析出沉淀的性质，在样品检测前加入共沉淀剂，通过共沉淀收集待测金属化合物。此外，共沉淀剂不得影响后续操作中痕量元素测定，且需严格控制添加纯度，避免引起高试剂空白。例如在2—20L水样品中滴加CuSO4溶液，缓慢添加4mL2mol/LNa2S 溶液后搅拌，待Pb2+，Cd2+等离子定量沉淀后，收集共沉淀物并通过酸溶解共沉淀，最后采用石墨炉技术定量。此方法缺点为易产生试剂空白且耗时过长。

2.2 活性炭吸附法

活性炭吸附金属后用酸性溶液处理，使得金属以离子形式释放，其吸附作用主要表现为下列3种：①活性炭吸附效果取决于金属离子性质与溶液PH值。②活性炭可吸附胶体硫化物。③引入有机螯合剂与金属生存疏水性螯合物可提升吸附效果。活性炭吸附方法操作简单，缺点为检测过程中易产生痕量杂质[2]。

2.3 离子交换法

离子交换法所用试剂主要包含：阴、阳离子交换剂、螯合离子交换剂等。其中螯合离子树脂交换剂应用较为广泛。

2.4 巯基棉吸着法

巯基棉吸着法主要利用含巯基鳌合离子交换纤维对痕量金属离子进行定量富集。该方法制备简易，成本较低，操作流程简易，避免了水样在运输保存过程中可能产生的污染带来的影响。

缺点为稳定性差，在浓酸或碱溶液中易水解。目前国内外对该方法已深入研究，市场已经出现例如WTC-1的水样采集-巯基棉富集器。

2.5 液一液萃取法

该方法将有机相的金属反萃取到水相后开始石墨炉测定。该方法适用于批量样品的分析，缺点为富集倍数较低。液-液萃取的核心是萃取剂与萃取溶剂的选取。其中APDC体系试剂在硝酸与亚硝酸盐中容易分解，材料价格高且制作过程繁琐。工业废水中铅元素测定可采用“双硫腙（H2DZ）-醋酸正丁酯萃取-HNO3反萃取前处理体系”

进行，操作如下：

试验试剂：试验用水为等效纯水，试验仪器为原子吸收分光光度计。

溶液制备：① 双硫腙-醋酸正丁酯萃取使用液（1.0g/L）：取0.1g双硫腙充分溶于100mL醋酸正丁酯，用棕色试剂瓶存放。试验前萃取液应进行提纯；②盐酸羟胺溶液（100g/L）：取10g盐酸羟胺溶于水中稀释至100ML；③柠檬酸三铵溶液（500g/L）：取50g柠檬酸三铵溶于水中稀释至100ML，用聚乙烯瓶存放；④百里酚蓝指示液：取100g百里酚蓝指示液溶于100mL95%乙醇溶液中，用棕色滴瓶存放；⑤准备纯氨水溶液；⑥硝酸溶液按照1：99比例制取；⑦铅标准贮备溶液100mg／L;铅标准中间溶液10．0mg／L、铅标准使用液1mg／L。

样品测定：用分液漏量取无铅纯水100mL，分别加入不等量的铅标准使用溶液，不同溶液浓度不同。之后分别滴加上述2～4号溶液，当溶液中滴加氨水后呈蓝绿色时，加入10.0ml双硫腙溶液，静置分层后用5mL无铅纯水洗涤，加入0.4ml硝酸和4.6mL无铅纯水，溶液分层后用硝酸反萃取液收集待测。

样品分析：量取100mL工业废水样本于150mL锥形分液漏斗中，按上述步骤富集分离后待测；结果整理。

3 萃取条件

3.1 螯合剂

螯合剂与萃取金属离子形成稳定螯合物可提高萃取效率。除此之外螯合剂的疏水基团多于亲水基团可使螯合剂易溶于水并与金属离子生成螯合物。试验选用双硫腙（浓度大时呈现两色性（光直射为红色，放射为绿色），在对应PH值溶剂中可与铅生成稳定螯合物。

3.2 萃取溶剂

为了便于操作进行，萃取溶液与水分层效果需明显。因此萃取溶剂和水比重需存在一定差别。萃取过程中要求萃取溶剂具有较低的挥发性与毒性。

3.3 溶液酸度选取

酸度低于一定限值会引起金属离子的水铝反应或类似干扰现象。分析试验结果得出溶液PH为8.5-9.5时萃取效果较好。

3.4 干扰及消除

当调节酸度无法消除干扰时，可引入掩蔽剂，让干扰物质生成亲水性化合物，避免影响待测组分萃取。例如在碱性溶液中引入柠檬酸三铵可以避免镁、铝、钙等金属阳离子形成氢氧化物沉淀。试验采用盐酸羟胺还原氧化性物质，所得线性回归方程为:Pb(ug/L)=5.22An-0.018;r=0.9997，检出限为：0.10 ug/L，符合检测需求。

4 结语

作为自然环境中必不可少的基础资源，如果对工业废水的处理不及时，受污染的水源在进行二次使用过程中会含有很高的铅元素浓度。本文基于常用检测方法对“双硫腙（H2DZ）-醋酸正丁酯萃取-HNO3反萃取前处理体系”方法进行论述，为水环境维护治理提供更优选择。