ICP-OES法測(cè)定塑料給水管中11種重金屬元素含量的研究*

周 路，沈 振，蔣 輝，朱瑩瑩，吳曉雯，彭蘇捷

(浙江省質(zhì)量檢測(cè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310018)

?

ICP-OES法測(cè)定塑料給水管中11種重金屬元素含量的研究*

周 路，沈 振，蔣 輝，朱瑩瑩，吳曉雯，彭蘇捷

(浙江省質(zhì)量檢測(cè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310018)

采用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICP-OES)同時(shí)測(cè)定塑料給水管中砷、鋇、鈷、鉻等11種金屬元素含量的方法，對(duì)市售的塑料給水管進(jìn)行重金屬元素含量測(cè)定。采用浸泡法和超聲波法兩種方法制備浸出液，分別檢測(cè)兩種方法浸出液重金屬元素含量,最后分析比較了兩種方法制備的浸出液對(duì)于檢測(cè)結(jié)果的影響，結(jié)果表明，超聲波法相對(duì)浸泡法在更短的時(shí)間能使更多重金屬元素析出。

ICP-OES；塑料給水管；重金屬含量；浸泡法；超聲波法

水是生命之源，人們的生活也是從來(lái)沒(méi)離開(kāi)過(guò)水。隨著城市化的發(fā)展，城市給水工程中對(duì)塑料給水管的需求越來(lái)越大。就給水管中重金屬含量的檢測(cè)目前普及的原子吸收法，存在檢測(cè)手續(xù)繁瑣，步驟多，周期長(zhǎng)，試劑用量大[1]，只能單元素檢測(cè)等缺點(diǎn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)方法具有靈敏度高、分析速度快、線(xiàn)性范圍寬、基體效應(yīng)小，可進(jìn)行多元素同時(shí)測(cè)定等優(yōu)點(diǎn)[2]，已在冶金、環(huán)境、食品、農(nóng)業(yè)等各行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。其在多元素含量的測(cè)定應(yīng)用方面擁有巨大前景。本項(xiàng)目是對(duì)塑料給水管中重金屬元素含量檢測(cè)前處理方法的一次探索和研究，采用了浸泡法和超聲波法兩種方法來(lái)制備樣品浸出液，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)比較兩種前處理方法對(duì)塑料給水管重金屬元素析出的影響。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液1767(ρ=1000 mg/L)，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液1766(ρ=100 mg/L)，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液Mo(ρ=1000 mg/L)，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；等離子體發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)Ca(ρ=1000 mg/L)，美國(guó)AccuStandard；等離子體發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)Si(ρ=1000 mg/L)，美國(guó)AccuStandard；等離子體發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)Hf(ρ=1000 mg/L)，美國(guó)AccuStandard；單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液Hg(ρ=1000 mg/L)，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；硝酸，優(yōu)純級(jí)，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；去離子水。

Agilent700型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，美國(guó)Agilent公司。ICP-OES的工作條件：射頻功率1.20 kW，霧化氣流量0.75 L/min，等離子氣流量16.5 L/min，輔助氣流量1.50 L/min，一次讀數(shù)時(shí)間3.00 s。分析波長(zhǎng)：As 188.980 nm；Ba 233.237 nm；Co 237.863 nm；Cr 206.158 nm；Hg 194.164 nm；Ni 221.648 nm；Pb 217.000 nm；Ti 334.941 nm；Tl 190.794 nm；V 292.401 nm；Zr 343.823 nm。KH-300DB型數(shù)控超聲波清洗器。

PVC給水管、PE給水管均為市售，商家提供不同品牌的塑料給水管成品，每種品牌的成品樣品必須為同一批次。

1.2 試樣的制備

浸泡法：在23 ℃實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，用去離子水分別灌滿(mǎn)1 m長(zhǎng)的不同塑料給水管，管子兩端用保鮮膜封住，靜置24 h，靜置完成后收集浸出液。

超聲波法：在23 ℃實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，將同一批次的塑料給水管的固體顆粒浸泡在50 mL去離子水中，超聲震蕩30 min，然后進(jìn)行過(guò)濾，收集濾出液。

不同濃度標(biāo)液的配制：將高濃度的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液臨時(shí)逐級(jí)稀釋配制成0.01 μg/mL、0.02 μg/mL、0.03 μg/mL、0.05 μg/mL這四個(gè)濃度梯度，以(2+98)濃度的硝酸或去離子水為介質(zhì)稀釋。

1.3 繪制標(biāo)線(xiàn)

本實(shí)驗(yàn)用去離子水或2+98濃度的硝酸配制不同濃度梯度的重金屬單元素或混合標(biāo)液，每種元素選擇包括推薦波長(zhǎng)在內(nèi)的四條波長(zhǎng)通過(guò)電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀進(jìn)行分析，繪制出不同金屬元素的濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，選擇峰形好、干擾少、背景低、線(xiàn)性最好的譜線(xiàn)作為分析線(xiàn)[3]。

1.4 檢測(cè)浸出液濃度

以去離子水做空白，采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法檢測(cè)用浸泡法和超聲波法制得的浸出液試樣，得出試樣中不同重金屬元素的濃度。

2 結(jié)果及討論

2.1 不同金屬元素的加標(biāo)回收率

通過(guò)對(duì)去離子水進(jìn)行加標(biāo)，配制成各重金屬元素含量為0.01 mg/L的樣品來(lái)測(cè)定并計(jì)算加標(biāo)回收率。所檢元素的含量都很低，因此加標(biāo)回收率在85%～120%的元素都視為可以接受，各元素的測(cè)得值和計(jì)算出的加標(biāo)回收率見(jiàn)表1。

表1 不同重金屬元素的加標(biāo)回收率

2.2 浸泡法浸出液重金屬濃度

對(duì)浸泡法制備出的浸出液進(jìn)行測(cè)定，三個(gè)品牌塑料給水管試樣的重金屬含量測(cè)得值見(jiàn)表2。

表2 不同來(lái)源塑料給水管中重金屬元素含量

2.3 超聲波法浸出液重金屬濃度

對(duì)超聲波法制備出的浸出液進(jìn)行檢測(cè)，三個(gè)品牌塑料給水管試樣的重金屬含量測(cè)得值見(jiàn)表3。

表3 不同來(lái)源塑料給水管中重金屬元素含量

2.4 結(jié)果分析

連續(xù)測(cè)定11次空白溶液，以空白溶液標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍作為方法檢出限[4]，同時(shí)比較三個(gè)品牌的給水管采用不同前處理方法測(cè)得的各重金屬元素含量，并通過(guò)表4和圖1在數(shù)值和圖表上進(jìn)行直觀(guān)地對(duì)比。

表4 不同前處理方法得到的浸出液重金屬元素含量比較

圖1 三個(gè)不同品牌塑料給水管兩種前處理方法的重金屬元素檢測(cè)結(jié)果對(duì)比

通過(guò)以上數(shù)據(jù)的對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)：

(1)采用浸泡法處理的樣品的檢測(cè)結(jié)果幾乎都很低，大部分元素都未能檢出，這與塑料給水管的生產(chǎn)原料及工藝使其本身重金屬含量就很低有關(guān)，于此同時(shí)，為了更好地做出比較，本次試驗(yàn)采用去離子水做浸泡液，這也減少了通常實(shí)驗(yàn)室為了模擬現(xiàn)實(shí)生活而配制自來(lái)水浸泡液，因而帶進(jìn)其他重金屬影響的可能性，以上原因可見(jiàn)，靜止的浸泡環(huán)境使重金屬元素的析出是相對(duì)有限的。

(2)采用超聲波法處理的樣品檢測(cè)結(jié)果相較浸泡法信號(hào)更強(qiáng)，對(duì)比明顯，幾倍甚至是十幾倍的擴(kuò)大。超聲波清洗被國(guó)際公認(rèn)為當(dāng)前效率最高、效果最好的清洗方式。其清洗效率達(dá)到了98%以上，清洗潔凈度也達(dá)到了最高級(jí)別[5]。超聲波能使液體和固體之間產(chǎn)生許多細(xì)小、高密度的氣泡，而隨著這些氣泡破裂時(shí)又會(huì)產(chǎn)生許多沖擊波，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“空化”作用。通過(guò)超聲波的“空化”作用，使原本附著在塑料給水管管壁上或是嵌在細(xì)小縫隙中不易沖洗下來(lái)的物質(zhì)得以溶于水中，使浸泡液在一定程度上能收集到更多重金屬元素的析出物。

3 結(jié) 論

塑料給水管中的重金屬含量本來(lái)就很低，部分元素的含量在檢測(cè)方法的檢出限以下或者直接就是未檢出，浸泡法模擬的是塑料給水管在平時(shí)使用時(shí)的狀態(tài)，即相對(duì)靜止的狀態(tài)。目前城市新開(kāi)發(fā)的樓盤(pán)很多，但大部分樓盤(pán)還是以毛坯房的形式出售并由業(yè)主自行裝修，因此，晚一些開(kāi)始裝修的房間勢(shì)必會(huì)影響附近裝修已完成或水電已進(jìn)場(chǎng)的房間，裝修過(guò)程中帶來(lái)的振動(dòng)也會(huì)使這些房間的塑料給水管不在處于靜止?fàn)顟B(tài)，而是連同管內(nèi)的自來(lái)水頻繁振動(dòng)。超聲波法則在某種程度上可以看作是塑料給水管在類(lèi)似振動(dòng)下的狀態(tài)。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，采用超聲波法制取的浸出液試樣相較浸泡法所得的浸出液在大部分元素的信號(hào)強(qiáng)度上都有可觀(guān)地增強(qiáng)，但是制備浸出液所需的時(shí)間卻更短，這在提倡快速高效檢測(cè)的今天也有著一定的借鑒作用。

[1] 王玉功,拉毛吉,毛振才,等.電感耦合等離子體-發(fā)射光譜法(ICP-AES)快速測(cè)定飲用水中8種微量元素[J].分析測(cè)試技術(shù)與儀器,2008,14(3):161-163.

[2] 潘海燕.ICP—OES同時(shí)測(cè)定飲用水中多種金屬離子[J].環(huán)境研究與監(jiān)測(cè),2008,21(4):20-22.

[3] 聶西度,謝華林.ICP-OES法測(cè)定印染廢水中多種金屬元素[J].工業(yè)水處理,2012,32(5):84-86.

[4] 高云霞,陶溶溶.ICP-AES法同時(shí)測(cè)定水中二十種金屬元素[J].工業(yè)水處理,2005,25(7):61-62.

[5] 鄭仁杰,格林男,衛(wèi)東,等.超聲清洗技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展[J].清洗世界,2011,27(5):29-33.

Determination of 11 Heavy Metal Elements in Plastic Water Supply Pipe by ICP-OES*

ZHOULu,SHENZhen,JIANGHui,ZHUYing-ying,WUXiao-wen,PENGSu-jie

(Zhejiang Institute of Quality Inspection Science, Zhejiang Hangzhou 310018, China)

By using the inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-OES) machine which simultaneously measured barium, cobalt and chromium in plastic water supply pipes, the content of heavy metal elements in plastic water pipes purchased by famous enterprises and random sampling on the market were analyzed. The leaching solution was prepared by soaking method and ultrasonic method, the contents of heavy metal elements in leaching solution of two methods were tested, and the effects of leaching solution prepared by the two methods on the detection results were compared. The results showed that theultrasonic method can make more heavy metal elements in a shorter time.

ICP-OES; plastic water supplypipe; heavy metal elements; soak; ultrasonic wave

浙江省質(zhì)監(jiān)局科研資助項(xiàng)目(No:20150205)。

周路(1985-)，男，助理工程師，主要從事建筑裝飾材料的化學(xué)分析。

X832

A

1001-9677(2016)024-0081-03