CN104764633A - 一种测试土壤及污水中重金属含量的化学制样方法 - Google Patents

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Abstract

一种全反射X射线荧光光谱仪测试土壤及污水中重金属含量的化学制样方法，包括如下步骤：首先量取85mL的土壤消解液或污水水样样品，加入浓硫酸来调节样品PH值参数，建立适宜萃取反应发生的样品环境，将加酸后的混合溶液摇匀后静止待用；然后萃取土壤消解液或污水水样样品中的重金属；最后使用全反射X射线荧光光谱仪测试消解液或污水水样样品中重金属的含量；实验验证测试，本发明首次将萃取技术应用于全反射X射线荧光仪的测试当中，使用TXRF仪器测量土壤消解液及各类污水中汞元素含量最低检出限可达到ppt量级。

Description

一种测试土壤及污水中重金属含量的化学制样方法
技术领域：
本发明涉及全反射X射线荧光光谱(TXRF)仪测试土壤及污水中重金属含量的化学制样方法，尤其适用于汞、镉、铅元素痕量分析的方法。
背景技术：
我国自改革开放以来，经济高速、稳步、持续增长，取得了举世瞩目的成就。与之相伴，环境保护的压力也逐年加大，污染总体仍处于一个较高的水平。以水环境为例，目前，中国的水资源面临着严重污染的威胁，工业废水和城乡生活污水向江河湖海以及土壤中大量排放，使得地面水和地下水水质日趋恶化，更加剧了水资源的紧张状况，严重的制约了经济的发展，危害了人类的健康。
人与自然和谐相处，是社会主义和谐社会的六个基本特征之一。对此，中央已将建设资源节约型社会和环境友好型社会的战略任务列为“十一五”的重要目标。在环境保护领域，中央和各级政府不断加大投入，政策走向及市场需求对环境监测仪器和设备也提出了一系列新的要求，这些要求主要表现为：
1.对仪器精度和功能的要求越来越高，在保证仪器稳定运行的前提下，要求便携性更强，以满足有关部门应急检测的要求。
2.对检测样品制样方面的要求为：快速、精确制样，以方便各类测试仪器快速、准确的测试出各种污染元素的含量值。
3.制样及测试过程中的二次污染问题，要求制样方法尽可能少的使用测试样品及可能造成环境二次污染的化学试剂。
TXRF全反射X射线荧光光谱仪以测试精度高、携带方便等优点目前正被现场应急测试领域越来越广泛的应用。
TXRF仪器的激发原理与普通XRF仪器的激发原理不同，其要求X射线在空气中或真空中以低于临界角的角度掠射过样品测试平台的表面，消除原级X射线在反射体上相干或不相干的散射现象，使散射本底降低，提高检出下限。其反射原理见附图1。
基于上述的全反射原理，在TXRF测试制样过程中，需保证样品滴定在载样平台上为一层很薄的薄膜，表面不平整的样品达不到全反射的效果，直接影响测试精度及检出限。
发明内容：
目前市场上应用的TXRF仪器测试原理相同，都应用了X射线的全反射原理，测试过程中，将样品直接制成液体薄膜滴定于载样片上烘干测试。测试过程中其本底噪声以及相关干扰元素会给测试带来相当大的误差。例如元素砷与铅的重叠干扰现象就不易消除。
本发明针对上述情况，将所需被测元素铅、镉、汞利用萃取的方法，采用液一液分离，将含有上述三种被测元素的萃取液滴定制膜测试，完全消除砷与铅的干扰、保护汞元素不在干燥过程中蒸发损失及减小背景噪声给计算带来的干扰。
一种全反射X射线荧光光谱仪测试土壤及污水中重金属含量的化学制样方法，包括如下步骤：
①.量取85mL的土壤消解液或污水水样样品，加入浓硫酸来调节样品PH值参数，建立适宜萃取反应发生的样品环境，将加酸后的混合溶液摇匀后静止待用；
②.萃取土壤消解液或污水水样样品中的重金属；
③.使用全反射X射线荧光光谱仪测试消解液或污水水样样品中重金属的含量
作为优选，所述步骤②萃取土壤消解液或污水水样样品中的重金属具体包括以下步骤：
a.在步骤①中的混合溶液中加入碘化钠溶液并摇匀，使容量瓶中的重金属与碘化钠反应生成相应的碘化物；
b.加入甲基异丁基甲酮，充分震摇2分钟，使萃取剂与混合溶液充分接触，然后将容量瓶放在桌面上静止2分钟，使混合溶液完成液液分离，含有重金属等被测元素的有机相萃取溶液浮于水相溶液上层，完成被测元素的富集。
作为优选，所述步骤③具体包括如下步骤：
c.量取适量的有机相溶液滴在测试石英玻璃片上，将测试石英玻璃片置于恒温装置上进行恒温制膜；
d.待滴膜干燥后将被测样品放置全反射X射线荧光光谱样品平台上进行扫描测试。
作为优选，所述重金属为铅、镉、汞。
作为优选，所述在进行步骤②之前，还包括如下步骤：
e.将1％浓度500μL的氧化剂滴定到混合溶液中，祛除消解液或污水水样中三价砷元素，使其不能与后面加入的碘化钠溶液反应生成相应的碘化物溶液，保证最后的萃取溶液中不含有砷元素而影响铅元素的测量。
f.加入浓度为10％的抗坏血酸溶液3mL，消除上述步骤中过量存在的氧化剂，保护碘化钠溶液不被氧化。
作为优选，所述加入甲基异丁基甲酮的含量为2.2mL。
作为优选，所述氧化剂为高锰酸钾溶液。
作为优选，所述步骤C中的恒温制膜的温度为90℃。
作为优选，所述步骤c中的测试石英玻璃片为全反射X射线荧光光谱仪专用测试石英玻璃片。
作为优选，所述有机相溶液量取范围在10～40μL。
附图说明
图1是TXRF仪器的测试原理与普通XRF仪器测试原理对比；
图2是本发明实施方式步骤图；
具体实施方式
图2所示为本发明实施方式步骤图：
具体实施步骤：
1、首先精确量取85mL的土壤消解液或污水水样，导入100mL容量瓶中待用；
2、加入浓硫酸3mL，调整试剂环境，保证萃取反应在适当的酸性条件下进行。将加酸后的混合溶液摇匀后静止待用；
3、将1％浓度的高锰酸钾溶液500μL滴定至上述混合溶液中，祛除土壤消解液或污水水样中的三价砷元素，使其不能与后面加入的碘化钠溶液反应生成相应的碘化物溶液，保证最后的萃取溶液中不含有砷元素而影响铅元素的测量。
4、使用移液器准确量取浓度为10％的抗坏血酸溶液3mL滴入容量瓶中，消除上述步骤中过量存在的氧化剂，保护碘化钠溶液不被氧化。
5、使用移液器准确量取碘化钠溶液4mL滴入容量瓶中摇匀，使容量瓶中的铅、镉、汞元素与碘化钠反应生成相应的碘化物。
6、加入甲基异丁基甲酮(MIBK)2.2mL滴入容量瓶，充分震摇2分钟，使萃取剂与混合溶液充分接触。然后将容量瓶正常放在桌面上静止2分钟，此时混合溶液将完成液液分离，含有铅、镉、汞等被测元素的有机相萃取溶液浮于水相溶液上层，由于加入的MIBK溶液仅为2.2mL，将85mL内的被测元素完全萃取出来，这也完成了被测元素的富集作用。
7、使用移液枪吸取10～40μL的有机相溶液滴在测试石英玻璃片上，将全反射X射线荧光光谱仪专用测试石英玻璃片置于恒温装置上进行恒温制膜，恒温温度为90℃：
8、待滴膜干燥后将被测样品放置TXRF样品平台上进行扫描测试。
本发明的一种测试土壤及污水中重金属含量的化学制样方法具有以下优点：
1.本发明所需被测元素铅、镉、汞利用萃取的方法，采用液一液分离，将含有上述三种被测元素的萃取液滴定制膜测试，完全消除砷与铅的干扰、保护汞元素不在干燥过程中蒸发损失及减小背景噪声给计算带来的干扰；
2.本发明首次将萃取技术应用于全反射X射线荧光光谱仪的测试当中；
3.本发明使用NaI(碘化钠)、MIBK(甲基异丁基甲酮)的试剂萃取方法，使土壤消解液或其它水溶液样品中的铅、镉、汞元素与其他基底元素分离开来，降低测试过程中其他元素的谱峰和背景干扰；
4.本发明使用MIBK萃取液萃取试样中的汞元素，可防止汞元素在制样及测试过程中的挥发，避免测试过程中汞元素的损失给测试带来的不稳定因素；
5.萃取后的样品在MIBK的作用下，分离为水相及有机相，使用移液枪提取有机相几十μL即可进行一次滴膜测试，达到制样方便、防二次污染的效果。
6.本发明在萃取过程后使用液体富集制膜的方法，提高TXRF仪器的检测下限。
7.实验验证测试，使用TXRF仪器测量土壤消解液及各类污水中汞元素含量最低检出限可达到ppt量级。
这里公开的实施例是示例性的，其仅是为了对本发明进行解释说明，而并不是对本发明的限制，本领域技术人员可以预见的改良和扩展都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全反射X射线荧光光谱仪测试土壤及污水中重金属含量的化学制样方法，其特征在于：包括如下步骤：
①.量取85mL的土壤消解液或污水水样样品，加入浓硫酸来调节样品PH值参数，建立适宜萃取反应发生的样品环境，将加酸后的混合溶液摇匀后静止待用；
②.萃取土壤消解液或污水水样样品中的重金属；
③.使用全反射X射线荧光光谱仪测试消解液或污水水样样品中重金属的含量。
2.根据权利要求1所述的全反射X射线荧光光谱仪测试土壤及污水中重金属含量的化学制样方法，其特征在于：所述步骤②萃取土壤消解液或污水水样样品中的重金属具体包括以下步骤：
a.在步骤①中的混合溶液中加入碘化钠溶液并摇匀，使容量瓶中的重金属与碘化钠反应生成相应的碘化物；
b.加入甲基异丁基甲酮，充分震摇2分钟，使萃取剂与混合溶液充分接触，然后将容量瓶放在桌面上静止2分钟，使混合溶液完成液液分离，含有重金属等被测元素的有机相萃取溶液浮于水相溶液上层，完成被测元素的富集。
3.根据权利要求1所述的全反射X射线荧光光谱仪测试土壤及污水中重金属含量的化学制样方法，其特征在于：所述步骤③具体包括如下步骤：
c.量取适量的有机相溶液滴在测试石英玻璃片上，将测试石英玻璃片置于恒温装置上进行恒温制膜；
d.待滴膜干燥后将被测样品放置全反射X射线荧光光谱样品平台上进行扫描测试。
4.根据以上任意一个权利要求所述的全反射X射线荧光光谱仪测试土壤及污水中重金属含量的化学制样方法，其特征在于：所述重金属为铅、镉、汞。
5.根据权利要求1所述的全反射X射线荧光光谱仪测试土壤及污水中重金属含量的化学制样方法，其特征在于：所述在进行步骤②之前，还包括如下步骤：
e.将1％浓度500μL的氧化剂滴定到混合溶液中，祛除消解液或污水水样中三价砷元素，使其不能与后面加入的碘化钠溶液反应生成相应的碘化物溶液，保证最后的萃取溶液中不含有砷元素而影响铅元素的测量。
f.加入浓度为10％的抗坏血酸溶液3mL，消除上述步骤中过量存在的氧化剂，保护碘化钠溶液不被氧化。
6.根据权利要求2所述的全反射X射线荧光光谱仪测试土壤及污水中重金属含量的化学制样方法，其特征在于：
所述加入甲基异丁基甲酮的含量为2.2mL。
7.根据权利要求5所述的全反射X射线荧光光谱仪测试土壤及污水中重金属含量的化学制样方法，其特征在于：
所述氧化剂为高锰酸钾溶液。
8.根据权利要求3所述的全反射X射线荧光光谱仪测试土壤及污水中重金属含量的化学制样方法，其特征在于：
所述步骤C中的恒温制膜的温度为90℃。
9.根据权利要求3所述的全反射X射线荧光光谱仪测试土壤及污水中重金属含量的化学制样方法，其特征在于：
所述步骤c中的测试石英玻璃片为全反射X射线荧光光谱仪专用测试石英玻璃片。
10.根据权利要求3所述的全反射X射线荧光光谱仪测试土壤及污水中重金属含量的化学制样方法，其特征在于：
所述有机相溶液量取范围在10～40μL。
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