生活垃圾飞灰中Ca、Cd、Cu、Ni、P、Pb、Zn、Fe、K、Mg、Na、Cr检测方案(ICP-AES)

analytikjenaAn Endress+Hauser CompanyMeasuring Protocol -PlasmaQuant PQ 9000 高分辨率 ICP-OES PlasmaQuant PQ9000 测试生活垃圾飞灰中的 Ca、Cd、Cu、 Ni、P、Pb，Zn、Fe、K、 Mg、Na、 Cr 难点： 样品富含有机质，消解困难。 消解后样品元素复杂，基体影响较大。 基质： 混合酸消解。 目的： 测试样品中的12种元素含量。 材料与方法 样品使用微波消解仪 TOPwave 和电热板消解，测试使用高分辨率 PlasmaQuant PQ9000。组件使用耐氢氟酸进样系统，耐氢氟酸、耐腐蚀喷射管。 1试剂准备 浓硝酸(GR)沪试 浓盐酸(GR)沪试 高氯酸(GR)沪试 氢氟酸(GR)沪试 超纯水 Ca、Cd、Cu、Ni、P、Pb、Zn、Fe、K、Mg、Na、Cr 1000ppm标液国家有色金属 2样品处理 样品说明：三种样品均为生活垃圾焚烧后产生的飞灰，名称为海安、启东、如东，均为轻质粉末状。其中，启东为土黄色，海安、如东为灰色。质量为15g左右。 样品消解： (1)三种样品，每种样品各取样两份，约为0.1g，记录取样质量(精确到0.1mg)，得到共6份样品。 序号 名称 质量g 1 海安-1 0.10144 2 海安-2 0.10033 3 启东-1 0.10117 4 启东-2 0.10117 5 如东-1 0.10032 6 如东-2 0.10094 (2)将样品转移至微波消解罐中，加入2.5mL浓盐酸、2.5mL氢氟酸、5mL硝酸，混匀后安装消解罐。同时做空白实验。 (3)TOPwave 微波消解仪按如下程序消解： 温度℃ 压力 Ramp 时间 1 150 10 1 1 2 170 20 1 1 3 190 30 1 1 注：此参数为客户提供。 (4)完成微波消解步骤后，海安、启东样品基本澄清；只有如东样品中残存黑色粉末，可能为有机质残留；为统一这类样品的消解程序，将3种样品均用高氯酸/硝酸在电热板上进一步消解。将样品溶液从消解罐转移到干净的特氟龙烧杯中，在180℃条件下加热 10min。后各加入4mL高氯酸，摇匀，180℃先盖盖消解 30min， 再开盖赶酸至白烟耗尽(或少量白烟，此过程时间较长，因为高氯酸沸点高，较难赶酸)，再加入5ml 1：1HNO3溶液，赶酸至溶液含有少量溶液(指甲盖大小)取下，用2%HNO3定容至50mL。消解后的样本基本无残渣，溶液澄清。同步骤处理试剂空白。 3仪器设置及方法参数 Ca 元素使用标准加入校正法测试，以消除基体影响；其他元素使用外标法测试。 No. Line Power Plasma gas Aux. gas Nebulizer gas x-offset y-offset [W] [L/min] [L/min] [L/min] Direction [mm] [mm] 1 Cd228.802 1200 12.0 0.50 0.50 axial 0 0 2 Cu324.754 1200 12.0 0.50 0.50 axial 0 0 3 Ni231.604 1200 12.0 0.50 0.50 axial 0 0 4 Ni221.648 1200 12.0 0.50 0.50 axial 0 0 5 P213.618 1200 12.0 0.50 0.50 axial 0 0 6 P178.224 1200 12.0 0.50 0.50 axial 0 0 7 Pb220.353 1200 12.0 0.50 0.50 axial 0 0 8 Pb217.001 1200 12.0 0.50 0.50 axial 0 0 9 Zn206.200 1200 12.0 0.50 0.50 axial 0 0 10 7n213.856 1200 12.0 0.50 0.50 axial 0 0 No. Power Plasma gas Aux. gas Nebulizer gas x-offset y-offset Line [W] [L/min] [L/min] [L/min] Direction [mm] [mm] 1 Fe259.940 1200 12.0 0.50 0.50 axial 0 0 2 Fe238.204 1200 12.0 0.50 0.50 axial 0 0 3 K766.491 1200 12.0 0.50 0.50 axial 0 0 4 K769.897 1200 12.0 0.50 0.50 axial 0 0 5 Mg279.553 1200 12.0 0.50 0.50 axial 0 0 6 Mg279.078 1200 12.0 0.50 0.50 axial 0 0 1 Cr267.716 1300 12.0 0.50 0.80 axial 0 0 2 Cr205.552 1300 12.0 0.50 0.80 axial 0 0 3Cr284.325 1300 12.0 0.50 0.80 axial 0 0 4Na330.237 1300 12.0 0.50 0.80 axial 0 0 1|Ca315.887 1300 12.0 0.50 0.80 axial 0 0 2 Ca317.933 1300 12.0 0.50 0.80 axial 0 0 4.配制标准曲线浓度 (1)Cd、Cu、Ni、P、Pb、Zn元素标准曲线浓度 std0 std1 std2 std3 std4 std5 std6 std7 Cd 0 0.05 0.1 0.3 0.5 / / / mg/L Cu 0 / 0.1 0.3 0.5 1 5 / mg/L Ni 0 0.05 0.1 0.3 0.5 / / / mg/L P / / 0.3 0.5 1 5 / mg/L Pb 0 / 0.1 0.3 0.5 1 5 / mg/L Zn 0 / / / 0.5 1 5 10 mg/L (2) Fe、K、Mg、Cr、Na元素标准曲线浓度 std0 std1 std2 std3 std4 Fe 0 0.5 1 3 5 mg/L K 0 0.5 1 3 5 mg/L Mg 0 0.5 1 3 5 mg/L Cr 0 0.5 1 3 5 mg/L Na 0 0.5 1 3 5 mg/L (3)Ca元素标准加入校正法标曲浓度 std0 std1 std2 std3 std4 海安-1样品 mL 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 Ca 浓度 mg/L 0 3 5 10 15 定容体积mL 10 10 10 10 10 5.标准曲线拟合图 0.1 0.3 L565 4551 0.5 OK www.analytik-jena.com ( Analytik Jena AG 上海市徐汇区钦州北路1122号91号楼10层B座 ) 6.实验结果与讨论 为使样品各元素含量满足标曲线性范围，将上述定容好的6份样品用2%HNO3稀释50倍后进行测试。其中 Ca 元素使用标准加入法测试，其他元素使用外标法。 (1)测试样品结果如下表： 海安 启东 如东 单位 海安-1 海安-2 启东-1 启东-2 如东-1 如东-2 Cd228.802 mg/L 0.0523 0.0457 0.0267 0.0263 0.0302 0.0373 Cu324.754 mg/L 0.1692 0.1574 0.1281 0.1271 0.1508 0.1063 Ni221.648 mg/L 0.0178 0.0171 0.0284 0.0287 0.0455 0.0525 P178.224 mg/L 0.4660 0.2711 1.0890 1.0000 0.5895 0.5336 Pb220.353 mg/L 0.5900 0.5484 0.3786 0.4035 0.4103 0.3364 Zn213.856 mg/L 0.6245 0.5896 0.5453 0.5996 0.7062 0.5393 Cr284.325 mg/L -0.0122 -0.0130 -0.0055 -0.0073 -0.0083 -0.0044 Na330.237 mg/L 0.9300 0.9241 0.9065 0.8482 1.4250 1.3130 Fe238.204 mg/L 0.2984 0.3785 0.8366 0.6650 0.3957 0.4245 K766.491 mg/L 1.1860 1.1640 0.8217 0.8319 1.1000 1.1320 Mg279.553 mg/L 0.2606 0.4412 0.5272 0.3767 0.3894 0.4037 Ca317.933 mg/L 11.83 11.52 10.53 10.29 10.22 10.11 An Endress+Hauser Company 注：数据为稀释50倍后数据。表中数据均已减去空白实验值。大部分元素平行性好，部分元素可能与样品不均匀有关。 (2)测试样品回收率结果如下表： 单位 启东-1 理论值 加标测试值 加标回收率% Cd228.802 mg/L 0.0267 0.10 0.0966 96.6 Cu324.754 mg/L 0.1281 0.10 0.0982 98.2 Ni221.648 mg/L 0.0284 0.10 0.1053 105.3 P178.224 mg/L 1.0890 2.00 1.8900 94.5 Pb220.353 mg/L 0.3786 2.00 1.8774 93.9 Zn213.856 mg/L 0.5453 2.00 1.7807 89.0 Cr284.325 mg/L -0.0055 2.00 2.0415 102.1 Na330.237 mg/L 0.9065 2.00 1.7655 88.3 Fe238.204 mg/L 0.8366 2.00 1.9734 98.7 K766.491 mg/L 0.8217 2.00 2.0053 100.3 Mg279.553 mg/L 0.5272 2.00 1.9338 96.7 单位 海安-1 理论值 加标测试值 加标回收率% Ca317.933 mg/L 11.83 15.0 15.46 103.1 (3)原样品中各元素m% 元素 单位 海安-1 海安-2 启东-1 启东-2 如东-1 如东-2 Cd228.802 % 0.1289 0.1136 0.0665 0.0655 0.0751 0.0929 Cu324.754 % 0.4170 0.3914 0.3189 0.3166 0.3749 0.2648 Ni221.648 % 0.0439 0.0425 0.0707 0.0715 0.1131 0.1308 P178.224 % 1.1485 0.6742 2.7111 2.4913 1.4655 1.3293 Pb220.353 % 1.4541 1.3638 0.9425 1.0052 1.0200 0.8381 Zn213.856 % 1.5391 1.4662 1.3575 1.4938 1.7557 1.3435 Cr284.325 % / / / / / / Na330.237 % 2.2920 2.2981 2.2568 2.1131 3.5427 3.2711 Fe238.204 % 0.7354 0.9413 2.0828 1.6567 0.9837 1.0575 K766.491 % 2.9229 2.8947 2.0457 2.0725 2.7347 2.8201 Mg279.553 % 0.6423 1.0972 1.3125 0.9385 0.9681 1.0057 Ca317.933 % 29.16 28.65 26.21 25.64 25.41 25.19 注： “/”表示仪器未检出。 ( Analytik Jena AG 上海市徐汇区钦州北路1122号91号楼10层B座 ) 7.元素特征波长光谱 ( Analytik Jena AG 上海市徐汇区钦州北路1122号91 号楼10层B 座 ) Phone ++021-54261977Fax +021-54261977info@analytik-jena.comwww.analytik-jena.com 8.结论 从消解情况来看，微波消解仪 TOPwave 可以很好消解大部分生活垃圾飞灰的样品。从测试数据看，标准曲线的浓度范围宽，跨越三个数量级，可满足生活垃圾飞灰样品各种元素的测试；线性拟合好L-R=0.999~0.9999，充分表征了 PlasmaQuant PQ9000 的高分辨率，高灵敏度和高稳定性。由于仪器的高分辨率、等离子体稳定性好、CCD检测器可同时记录元素线与其直接光谱环境以及自动扣除背 Date：01/2020+021-54261977 An Endress+Hauser Company 景设计等技术特点，使样品的基体效应影响得到最大程度的抑制。样品大部分元素平行性好(部分元素可能由于样品含量不均匀)，测定值稳定；：回收率为88.3-105.3%，测定结果准确可靠。值得注意的是生活垃圾飞灰中P的测定结果较好，说明 PlasmaQuant PQ9000 的远紫外区检测能力较强。 P是用其他方法不易测定的非金属元素之一。而一般 ICP -OES测Ｐ的灵敏度又不高，且需要提前长时间吹扫光室。PlasmaQuant PQ9000 光室吹扫用氩气又回到等离体再用，因此既寺持续吹扫，提高紫外区灵敏度，又不额外消耗氩气，降低分析成本。 TOPwave具有专利的圆形腔体，确保微波均匀分部，9专利的实时非接触式温度监控和压力监控；实时样品监控和参数调整技术；智能自检系统 SCS； 安全耐用的一体消解罐；；)具有专利的三重电子闭锁的旋转顶部开盖设计；低消耗(消耗品只有罐盖和防暴膜)；便捷的操作，顶部取放消解罐，无需大力气、大手劲和任何工具；与微波消解腔体分开的独立式触摸屏控制面板；具有 CE 认证，符合各项国际标准。 耶拿上海实验室 2019年1月 Date：01/2020Fax 十info@analytik-jena.comwww.analytik-jena.com Analytik JenaAG Phone ++海市徐汇区钦州北路 Fax +楼B座 info@analytik-jena.comwww.analytik-jena.comDate： 生活垃圾飞灰检测难点：       样品富含有机质，消解困难；消解后样品元素复杂，基体影响较大。实验结果与讨论：8、结论从消解情况来看，微波消解仪TOPwave可以很好消解大部分生活垃圾飞灰的样品。从测试数据看，标准曲线的浓度范围宽，跨越三个数量级，可满足生活垃圾飞灰样品各种元素的测试；线性拟合好——R=0.999~0.9999，充分表征了PlasmaQuant PQ9000的高分辨率，高灵敏度和高稳定性。由于仪器的高分辨率、等离子体稳定性好、CCD检测器可同时记录元素线与其直接光谱环境以及自动扣除背景设计等技术特点 ，使样品的基体效应影响得到最大程度的抑制。样品大部分元素平行性好（部分元素可能由于样品含量不均匀），测定值稳定；回收率为88.3-105.3%，测定结果准确可靠。值得注意的是生活垃圾飞灰中 P 的测定结果较好，说明 PlasmaQuant PQ9000 的远紫外区检测能力较强。  P是用其他方法不易测定的非金属元素之一。 而一般 ICP -OES测  P 的灵敏度又不高，且需要提前长时间吹扫光室。PlasmaQuant PQ9000 光室吹扫用氩气又回到等离体再用，因此既可持续吹扫，提高紫外区灵敏度，又不额外消耗氩气，降低分析成本。TOPwave具有专利的圆形腔体，确保微波均匀分部，专利的实时非接触式温度监控和压力监控；实时样品监控和参数调整技术；智能自检系统SCS；安全耐用的一体消解罐；具有专利的三重电子闭锁的旋转顶部开盖设计；低消耗（消耗品只有罐盖和防暴膜）；便捷的操作，顶部取放消解罐，无需大力气、大手劲和任何工具；与微波消解腔体分开的独立式触摸屏控制面板；具有CE认证，符合各项国际标准。