CN114018908B - 一种一步测定气相中铊含量的方法 - Google Patents

一种一步测定气相中铊含量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种一步测定气相中铊含量的方法，包括以下步骤：A.富集显色吸收液的制备：分别加入一定量的尾气吸收液、富集组分、显色指示剂；B.对气相中的铊元素进行采集：采用富集显色吸收液对铊进行采集、富集、显色，静置5min，等待测定；C.绘制铊标准曲线：在容量瓶中依次配制一系列铊标准溶液，分别取1mL加入装有富集显色溶液的比色管中，定容，用可见光分光光度法进行测定，绘制标准曲线；D.检测：用可见光分光光度法测定步骤B中的待测液，将检测吸光度与标准曲线对比，得出检测结果。与现有技术相比，本发明提供的一步测定气相中铊的方法，操作方便，测定准确性高，成本低。

Description

一种一步测定气相中铊含量的方法
技术领域
本发明涉及环境质量检测技术领域，更具体的说是涉及一种一步测定气相中铊含量的方法。
背景技术
近年来，我国工业冶炼发展迅猛，随之而来的烟气治理形势也愈来愈严峻。冶炼烟气具有污染物浓度较高、烟气量波动性大的特点，给烟气的监测和综合治理增加了难度。
铊(Tl)是一种稀散的剧毒重金属元素，在国防、航天、电子、通讯、卫生等重要领域被广泛应用，是一种高科技金属材料。大气中铊的扩散主要表现在含铊矿石的冶炼过程，有色金属冶炼是铊排放的重要污染源之一。冶炼烟气中排放的铊主要以硫化物、卤化物、硫酸盐化合态存在于“三废”中，大量含铊矿产的开采和冶炼活动，导致铊及其化合物不断进入环境，造成水体、土壤和作物中的铊含量剧增，通过食物链直接对人体健康造成威胁。铊对人体的毒性作用主要表现为神经毒性，可引起肾脏、肝脏等多脏器的功能损害，其毒性远高于砷化物。因此铊是典型的毒害元素，具有极强的蓄积性，会对生物体造成持续伤害,在WHO重点限制清单中，属于危险废物。
2015年，国家环境保护部颁布了《无机化学工业污染物排放标准》(GB 31573-2015)，其中规定：大气污染物铊及其化合物的排放限值为0.05mg/m3。由于烟气中铊控制标准极低，一般的分析方法很难满足要求。根据相关文献，极谱法可以对液相中的铊含量进行检测，但其对操作要求较高，预处理程序复杂；根据相关专利(专利号：ZL201810917014.8)，原子吸收分光光度法可以检测空气和废气中的铊，但操作过程中预处理要求苛刻；目前，电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)是较为理想的方法，但由于其昂贵的设备和运行费用，使其难以普及。
因此，针对于气相中的铊含量的测定，研发一种简便快速、准确性高、成本低的检测方法具有十分重要的现实意义。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有关于气相中铊检测技术中的不足，本发明提供一种可以一步测定气相中铊含量的方法，有效解决了难以测定气相中铊含量的难题，预处理操作简便，测定准确性高，成本低。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种一步测定气相中铊含量的方法，包括以下步骤：
A.富集显色吸收液的制备：以硝酸/过氧化氢吸收溶液为基本吸收液，加入能够与铊形成络合物的元素组分，根据反应元素加入相应显色剂，制备成富集显色吸收液备用；
B.对气相中的铊元素进行采集：采用富集显色吸收液对铊进行采集、富集、显色，静置5min，等待测定；
C.绘制铊标准曲线：配制不同浓度的铊标准溶液，分别取1mL加入装有富集显色溶液的比色管中，定容，通过可见光分光光度法进行测定，绘制标准曲线；
D.检测：最后通过可见光分光光度法测定步骤B中的待测液，将检测结果与标准曲线对比，得出检测结果。
优选的，所述步骤A.富集显色吸收液的制备具体包括以下步骤：
A11.取23-27ml硝酸/过氧化氢吸收溶液缓慢加入到50ml尾气吸收瓶中，在搅拌下加入1％TritonX-100溶液1ml搅拌均匀，静置备用；
A12.在搅拌下向A1中所述尾气吸收瓶中加入5ml含有能够与铊形成络合物的元素组分的富集溶液，混合均匀，静置备用；
其中，富集溶液的浓度为2mmol/L，溶剂为去离子水；
A13.在搅拌下向A2中所述尾气吸收瓶中滴加1.5-2.0ml显色剂，并用硝酸/过氧化氢吸收溶液定容至50ml，混合均匀，静置备用。
优选的，所述硝酸/过氧化氢吸收溶液通过以下制备方法得到：
A21.在搅拌下将50ml浓硝酸加入至240-260ml的去离子水中，搅拌均匀，然后通过玻璃棒转移至1000ml的容量瓶中，静置备用；
A22.在搅拌下向A21中所述容量瓶中加入333ml30％的过氧化氢溶液，然后通过去离子水稀释定容至刻度线，混合均匀，制备成含5％硝酸10％过氧化氢的吸收溶液，静置备用。
优选的，所述能够与铊形成络合物的元素组分包括：I-、Cl-、Br-、CN-、乙二胺、2,2’-双吡啶中的一种或多种混合；所形成的的络合物包括但不限于以下络合物：四配位的[Tl(CN)4]—和[TlI4]—，五配位的[TlI3(DMSO)2]，六配位的[Tl(H2O)6]3+、[Tl(DMSO)6]3+、[Tl(en)3]3+和[TlCl5(DMSO)]2-，七配位的 [Tl(EDTA)(OH)]2-、[Tl(EDTA)(CN)]2-和[Tl(bipy)3(DMSO)]3+，八配位的 [Tl(bipy)3(NO3)3]、[Tl(TPEN)(NO3)](ClO4)3、[C(NH2)3]3[Tl(Nta)2]·2H2O和 [Tl3[Tl(Nta)2]。
优选的，所述显色剂包括2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)或3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)。
优选的，所述步骤B.对气相中的铊元素进行采集具体包括以下步骤：
B11.取50ml步骤A中所述富集显色吸收液加入到100ml砂芯尾气吸收瓶中，并用橡胶管与烟囱废气检测出口连接，静置备用；
B12.对含铊烟气进行采集，采集时间为5-10min，采集完毕后静置5min，等待检测。
优选的，所述步骤C.绘制铊标准曲线具体包括以下步骤：
在容量瓶中依次配制一系列铊标准溶液，介质为1％硝酸，溶液浓度分别为3.5μg/L、5.0μg/L、10.0μg/L、15.0μg/L、20.0μg/L、25.0μg/L、30μg/L、35.0μg/L，依次取1ml加入装有5ml浓度为2mmol/L的富集显色溶液的比色管中，并用去离子水定容至刻度线，静置5min后，用可见光分光光度法进行测定，并根据不同络合物及显色溶液绘制相应标准曲线；
其中，富集显色溶液的溶质为显色剂，溶剂为去离子水。
优选的，所述可见光分光光度法的工作参数为：检测波长:根据不同显色溶液选择不同的波长；波长精度：±10nm；光度精度：±0.5％T；检测器：硅光二极管；光源：卤钨灯20W/12V(2000小时)；光谱带宽：4nm；波长显示：LCD2×20bit。
优选的，所述ABTS对应的波长为415nm；所述TMB对应的波长为 450nm。
优选的，步骤D中所述检测结果通过以下通式计算得到：
A＝kc+b；
收集的烟气中铊元素的浓度按下式计算：
其中：A——吸光度；
c——收集在吸收液中铊元素的浓度，μg/L；
k——回归方程的斜率；
b——回归方程的截距；
cin——入口烟气中铊的质量浓度，mg/m3；
v——烟气流速，L/min；
t——吸收时间，min；
V——标准状态下吸收液的体积，L。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种一步测定气相中铊含量的方法，通过多次实验优化，处理方法简单，待测液制备方便；本发明中通过对可见光分光光度法中需要采用的工艺条件参数进行了不断优化与选择，最终所确定的参数条件下检测精度高，操作方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施1中标准曲线图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例公开了一种一步测定烟气中铊含量的方法，包括以下步骤：
(1)实验试剂和材料：
硝酸：分析纯；30％过氧化氢：分析纯；Tl标准溶液(10mg/L水溶液,)； 1％TritonX-100溶液；KI水溶液(0.2g/L)；2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐水溶液(ABTS，2.0×10-3mol/L)；去离子水。
(2)仪器设备：
7230G可见光分光光度计(上海舜宇恒平科学仪器有限公司)
(3)富集显色吸收液的制备：
在搅拌下将50ml浓硝酸加入至250ml的去离子水中，搅拌均匀，然后通过玻璃棒转移至1000ml的容量瓶中，然后在在搅拌下向容量瓶中加入333ml 30％的过氧化氢溶液，然后通过去离子水稀释定容至刻度线，混合均匀，制备成含5％硝酸10％过氧化氢的吸收溶液，静置备用；
取25mL硝酸/过氧化氢吸收溶液缓慢加入到100ml砂芯吸收瓶中，在搅拌下加入1％Triton X-100溶液1mL搅拌均匀，静置备用。在搅拌下向尾气吸收瓶中缓慢加入5ml0.2g/L的KI溶液，混合均匀，静置备用。在测样前，在搅拌下向尾气吸收瓶中滴加1.5-2.0ml的ABTS，并用硝酸/过氧化氢吸收溶液定容至50ml，混合均匀，静置备用。
(4)样品采集：
将含有50mL富集显色吸收液的100mL尾气吸收瓶与烟囱废弃检测出口用橡胶管连接，对含铊烟气进行采集，采集时间5～10min。采集完毕后，静置5min，等待检测。
(5)可见光分光光度法所采用的工作条件如下：检测波长：415nm；波长精度：±1.0nm；光度精度：±0.5％T；检测器：硅光二极管；光源：卤钨灯 20W/12V(2000小时)；光谱带宽：4nm；波长显示：LCD 2×20bit。
(6)标准曲线绘制：
在容量瓶中依次配制一系列铊标准溶液，介质为1％硝酸，溶液分别为3.5 μg/L、5.0μg/L、10.0μg/L、15.0μg/L、20.0μg/L、25.0μg/L、30μg/L、35.0μg/L，依次取1ml加入装有ABTS溶液的比色管中，定容至刻度线，静置5min后，用可见光分光光度法进行测定，并绘制标准曲线。标准曲线的浓度范围可根据测量需要进行调整。
(7)结果计算：
按照该公式进行计算：
A＝kc+b
其中：A——吸光度
c——收集在吸收液中铊元素的浓度，μg/L
k——回归方程的斜率
b——回归方程的截距
cin——入口烟气中铊的质量浓度，mg/m3
v——烟气流速，L/min
t——吸收时间，min
V——标准状态下吸收液的体积，L
(8)检测结果：
检出限：烟气采样体积为50ml时，检出限为3.5μg/L。
检测范围：3.5μg/L～35μg/L。
标准曲线表如下表1所示，对应于图1的标准曲线。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种一步测定气相中铊含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)富集显色吸收液的制备：在搅拌下将50ml浓硝酸加入至250ml的去离子水中，搅拌均匀，然后通过玻璃棒转移至1000ml的容量瓶中，然后在搅拌下向容量瓶中加入333ml30％的过氧化氢溶液，然后通过去离子水稀释定容至刻度线，混合均匀，制备成含5％硝酸10％过氧化氢的吸收溶液，静置备用；
取25mL硝酸/过氧化氢吸收溶液缓慢加入到100ml砂芯吸收瓶中，在搅拌下加入1％Triton X-100溶液1mL搅拌均匀，静置备用，在搅拌下向尾气吸收瓶中缓慢加入5ml0.2g/L的KI溶液，混合均匀，静置备用，在测样前，在搅拌下向尾气吸收瓶中滴加1.5-2.0ml的ABTS，并用硝酸/过氧化氢吸收溶液定容至50ml，混合均匀，静置备用；
(2)样品采集：
将含有50mL富集显色吸收液的100mL尾气吸收瓶与烟囱废弃检测出口用橡胶管连接，对含铊烟气进行采集，采集时间5～10min；采集完毕后，静置5min，等待检测；
(3)可见光分光光度法所采用的工作条件如下：检测波长：415nm；波长精度：±1.0nm；光度精度：±0.5％T；检测器：硅光二极管；光源：卤钨灯20W/12V；光谱带宽：4nm；波长显示：LCD 2×20bit；
(4)标准曲线绘制：
在容量瓶中依次配制一系列铊标准溶液，介质为1％硝酸，溶液分别为3.5μg/L、5.0μg/L、10.0μg/L、15.0μg/L、20.0μg/L、25.0μg/L、30μg/L、35.0μg/L，依次取1ml加入装有ABTS溶液的比色管中，定容至刻度线，静置5min后，用可见光分光光度法进行测定，并绘制标准曲线；
(5)结果计算：
按照以下公式进行计算：
A＝kc+b；
其中：A——吸光度；
c——收集在吸收液中铊元素的浓度，μg/L；
k——回归方程的斜率；
b——回归方程的截距；
cin——入口烟气中铊的质量浓度，mg/m3；
v——烟气流速，L/min；
t——吸收时间，min；
V——标准状态下吸收液的体积，L。
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