廢氣鉛的測定中一種新的玻璃纖維濾筒的前處理方法

楊 惠

(葫蘆島市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心站，遼寧 葫蘆島 125000)

目前，國標(biāo)方法HJ538-2009[1]和HJ685-2014[2]中要求測定固定污染源廢氣中的鉛時，需要使用石英纖維濾筒。但是石英纖維濾筒的使用成本很高[3]，對于有大量有組織廢氣采樣任務(wù)的單位壓力很大。因此現(xiàn)在仍多采用普通玻璃纖維濾筒作為替代[4]。國產(chǎn)玻璃纖維濾筒雖然成本很低，但本底鉛含量很高[5]，有的甚至高達(dá)6mg/L。因此需要對玻璃纖維濾筒進(jìn)行前處理，降低空白濾筒的鉛含量，使其符合標(biāo)準(zhǔn)中對空白值應(yīng)小于測定下限(0.4mg/L)的要求。

已報導(dǎo)的前處理方法，主要是用硝酸加熱浸泡3h的方法[1]。加熱浸泡雖然可降低空白值，但濾筒容易掉屑，而且前處理時間較長。本方法探討在硝酸中采用超聲進(jìn)行前處理，以較好的降低空白值，并盡量保持濾筒的完整性及縮短處理時間。此外，本方法探討采用氫氟酸全消解濾筒的方法[6，7]。

一、材料與方法

1 儀器設(shè)備

ZEEnit700型原子吸收分光光度計、鉛空心陰極燈均購自德國耶拿公司。

SH3200超聲波清洗器購自上海宏宇環(huán)保應(yīng)用研究所。

2 材料與試劑

玻璃纖維濾筒：河北某環(huán)境監(jiān)測器材廠。

鉛標(biāo)準(zhǔn)儲備液500mg/L，用1%硝酸稀釋至100mg/L作為標(biāo)準(zhǔn)使用液。

濃硝酸、氫氟酸、過氧化氫均為優(yōu)級純。

3 方法

3.1 儀器工作條件

測定波長為283.3nm，燈電流為5.0mA，測量方式為標(biāo)準(zhǔn)曲線，背校方式為氘燈，火焰類型為空氣-乙炔，載氣為高純氬氣。

3.2.1 浸泡

將3個濾筒放入盛有300mL 1+1硝酸的燒杯中，加熱至酸溫70℃，浸泡3h。取出濾筒，在蒸餾水中浸泡10min，然后用水淋洗近中性，烘干備用。

3.2.2 超聲波處理

將濾筒放入900mL 1+1硝酸的燒杯中，保持酸溫70℃超聲震蕩，在20min、40min、60min、80min及100min時分別取出3個濾筒，在蒸餾水中浸泡10min，然后用水淋洗近中性，烘干備用。

3.3 消解

將濾筒剪成小塊，放入50mL聚四氟乙烯燒杯中，加入濃硝酸溶液10mL、氫氟酸4mL、過氧化氫5mL浸沒樣品濾筒，于電熱板上加熱至微沸，保持微沸2h。必要時可補(bǔ)加少量水，再在電熱板上加熱至微沸，直至溶液粘稠近干。再加入1%硝酸溶液溶解殘渣，冷卻后將溶液轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線。

3.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制及樣品的測定

配制鉛標(biāo)準(zhǔn)系列，濃度為：0.00mg/L、0.50mg/L、1.00mg/L、1.50mg/L、2.00mg/L，按照儀器工作條件測定吸光度，以濃度為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。之后，在與標(biāo)準(zhǔn)曲線相同儀器工作條件下，進(jìn)行樣品的測定。

二、結(jié)果與討論

1 工作曲線和回歸方程

在0.00到2.00mg/L濃度范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)系列回歸方程為：

y=0.031599x+0.000366，相關(guān)系數(shù)r=0.9996，符合測定要求。

2 不同前處理方法測定結(jié)果分析

從表1中可以看出，對于降低空白濾筒鉛含量，超聲波處理效果可以達(dá)到或超過加熱浸泡的前處理方法。加熱超聲60min時鉛含量為0.28mg/L，已滿足標(biāo)準(zhǔn)中對空白值應(yīng)小于測定下限(0.4mg/L)的要求。此時效果已優(yōu)于加熱浸泡處理，而且掉屑輕微，用時縮短三分之二。繼續(xù)增加超聲時間，沒有達(dá)到更好的處理效果，達(dá)到100min時，掉屑明顯增多，因此認(rèn)為超聲處理60min時效果最佳。

表1 濾筒的不同前處理方法測定結(jié)果比較

從表2可以看出，國標(biāo)方法中僅用硝酸和過氧化氫進(jìn)行消解，濾筒被部分消解，而且每個濾筒被部分消解的程度也不相同，RSD為37.2%，差異很大。消解體系中加入氫氟酸時，濾筒全部被消解，濾筒鉛含量均值為2.41mg/L，RSD為5.21%。超聲處理60min至100min后被全消解的濾筒鉛含量在0.26-0.33mg/L之間，均值為0.29mg/L，RSD為7.57%，說明超聲處理60min后，濾筒鉛含量基本一致。跟國標(biāo)方法相比，全消解濾筒鉛含量一直性強(qiáng)，還免去了抽濾的繁瑣過程，避免了抽濾過程中帶來的損失。因此，本研究認(rèn)為采用氫氟酸進(jìn)行全消解效果更佳[8]。

表2 濾筒的不同消解方式測定結(jié)果比較

三、結(jié)論

通過以上研究，得出以下結(jié)論：

(1)對測定廢氣中鉛所用的玻璃纖維濾筒進(jìn)行前處理時，加熱超聲處理優(yōu)于加熱浸泡處理；

(2)加熱超聲60min時效果最佳；

(3)采用氫氟酸全消解濾筒的方法優(yōu)于國標(biāo)方法中部分消解的方法。

[1]環(huán)境保護(hù)部.HJ 538-2009固定污染源廢氣 鉛的測定 火焰原子吸收分光光度法(暫行)[S].北京，中國環(huán)境科學(xué)出版社，2010.

[2]環(huán)境保護(hù)部.HJ 685-2014固定污染源廢氣 鉛的測定 火焰原子吸收分光光度法[S].北京，中國環(huán)境科學(xué)出版社，2014.

[3]黃昌妙.玻璃纖維濾筒重金屬本底值與使用成本分析[J].中國資源綜合利用，2013，31(4)：47-50.

[4]羅偉金.探討廢氣總鉛采樣對玻璃纖維濾筒進(jìn)行處置后可替代石英濾筒[J].建材發(fā)展導(dǎo)向：上，2015(8)：327-328.

[5]趙利.濾筒材質(zhì)的選擇對固定源廢氣中鉛測定的影響[J].圖書情報導(dǎo)刊，2012，22(9)：133-135.

[6]樂小亮，毛慧，吳晶.廢氣鉛的測定中玻璃纖維濾筒的消解方法[J].理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊，2015，51(1)：108-110.

[7]劉錕，劉蕾.玻璃纖維濾筒消解狀態(tài)對鉛測定結(jié)果的影響[J].污染防治技術(shù)，2014(5)：53-56.

[8]陳秋雯.硝酸-氫氟酸微波消解體系測定廠界空氣中的鉛[J].環(huán)境影響評價，2010，32(6)：13-14.