污水處理廠進(jìn)出水中的汞含量分析

李?yuàn)^強(qiáng)

（太原市城市排水監(jiān)測(cè)站，山西 太原 030012）

引 言

汞是重金屬污染中毒性最大的元素之一，也是我國(guó)實(shí)施排放總量控制的指標(biāo)之一。人類生活過程中產(chǎn)生的污水，是水體的主要污染源，污水中汞的超標(biāo)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，所以，監(jiān)督檢測(cè)污水處理廠的水質(zhì)汞含量就很有必要［1］。太原市市政污水處理廠日設(shè)計(jì)處理能力為20萬(wàn)m3，每日可處理污水約11萬(wàn)t，經(jīng)過幾年的運(yùn)行，該廠處理的污水，出水水質(zhì)均達(dá)到了國(guó)家一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，可滿足工礦企業(yè)用水和景觀用水的水質(zhì)要求。本文采用原子熒光法測(cè)定該污水處理廠進(jìn)出水水樣中的汞含量［2］，操作簡(jiǎn)便，干擾因素少，方法靈敏度高。

1 方法原理

經(jīng)過預(yù)處理后的污水試樣進(jìn)入原子熒光儀，在酸性條件的硼氫化鉀還原作用下，生成汞原子，基態(tài)汞原子受汞空心陰極燈發(fā)射光的激發(fā)產(chǎn)生原子熒光，在一定的測(cè)量條件下和適當(dāng)?shù)臐舛确秶鷥?nèi)，其原子熒光強(qiáng)度與試液中的待測(cè)元素汞含量成正比。

2 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

實(shí)驗(yàn)儀器：AFS－3100雙道原子熒光光度計(jì)，北京科創(chuàng)海光儀器有限公司；汞空心陰極燈；HH系列－6型恒溫水浴鍋，青島聚創(chuàng)環(huán)保設(shè)備有限公司；分析天平，德國(guó)sartorius BSA223S；比色管、刻度管、移液管、容量瓶。

實(shí)驗(yàn)試劑：硼氫化鉀，G.R，天津傲然精細(xì)化工研究所；氫氧化鈉，A.R，天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司；硝酸，G.R，北京化工廠；鹽酸，G.R，天津市化學(xué)試劑三廠；重鉻酸鉀，A.R，天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司；

汞標(biāo)準(zhǔn)貯備液，100mg／L，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；

汞標(biāo)準(zhǔn)固定液：準(zhǔn)確稱取0.5g重鉻酸鉀溶于950mL水中，加入50mL硝酸，混勻，定容至1 000mL容量瓶中；

汞標(biāo)準(zhǔn)中間液：移取5.00mL汞標(biāo)準(zhǔn)貯備液于500mL容量瓶中，加入50mL鹽酸，用汞標(biāo)準(zhǔn)固定液稀釋至標(biāo)線，混勻。

汞標(biāo)準(zhǔn)使用液：移取5.00mL汞標(biāo)準(zhǔn)中間液于500mL容量瓶中，加入50mL鹽酸，用水稀釋至標(biāo)線，混勻，配制成10.0μg／L汞標(biāo)準(zhǔn)使用液。

鹽酸－硝酸溶液：分別量取300mL鹽酸和100mL硝酸，加入400mL水中，混勻。

還原劑溶液：稱取0.5g氫氧化鈉溶于100mL水中，加入1.0g硼氫化鉀，搖勻，待用；

載流液：準(zhǔn)確量取50mL鹽酸，緩慢倒入950mL純水中，攪勻，待用。

所有玻璃儀器使用前都必須經(jīng)過硝酸溶液（1＋1）浸泡24h，然后用超純水沖洗干凈，晾干，備用。

3 測(cè)定方法

3.1 樣品處理

量取5.0mL混勻后的污水處理廠進(jìn)出水樣品于10mL的比色管中，加入1mL鹽酸－硝酸溶液，加塞混勻，置于恒溫水浴裝置沸水浴中加熱消解1h，期間搖動(dòng)1次～2次并開蓋放氣。冷卻，用水稀釋至標(biāo)線，混勻，待測(cè)。

3.2 測(cè)定條件

根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況可知，隨著光電倍增管負(fù)高壓的增大，待測(cè)元素汞的靈敏度可大大提高，但是噪聲也隨之相應(yīng)增大，綜合實(shí)際情況后確定負(fù)高壓為280V，熒光強(qiáng)度隨著燈電流的增大而增強(qiáng)，但考慮到熒光強(qiáng)度和汞空心陰極燈的使用壽命情況，本方法采用的的燈電流為30mA，具體儀器測(cè)量條件見表1。

表1 儀器測(cè)量條件

3.3 汞標(biāo)準(zhǔn)系列的配制

分別移取0、4.00、6.00、10.00、15.00、20.00mL汞標(biāo)準(zhǔn)使用液于100mL容量瓶中，分別加入10.0mL鹽酸－硝酸溶液，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻，此時(shí)，汞標(biāo)準(zhǔn)系列的質(zhì)量濃度分別為 0、0.40、0.60、1.00、1.50、2.00μg／L。

3.4 汞標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

根據(jù)表1的測(cè)量條件，以鹽酸溶液為載流，硼氫化鉀溶液為還原劑，濃度由低到高依次測(cè)定汞標(biāo)準(zhǔn)系列的原子熒光強(qiáng)度，以原子熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，汞質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

3.5 汞水樣的測(cè)定

按照與繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線相同的條件測(cè)定水樣的原子熒光強(qiáng)度，超過標(biāo)準(zhǔn)曲線最高濃度點(diǎn)的樣品，對(duì)其消解液稀釋后再進(jìn)行測(cè)定，稀釋倍數(shù)為f。

3.6 結(jié)果計(jì)算

水樣中汞元素的質(zhì)量濃度計(jì)算見式（1）。

式中，ρ為水樣中待測(cè)元素的質(zhì)量濃度，μg／L；ρ1為標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得的水樣中汞元素的質(zhì)量濃度，μg／L；f為試樣稀釋倍數(shù)（水樣若有稀釋）；V1為分取后測(cè)定水樣的定容體積，mL；V為分取水樣的體積，mL。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

開機(jī)后設(shè)定好儀器工作條件，輸人相關(guān)參數(shù)，預(yù)熱30min，待儀器穩(wěn)定后開始測(cè)量，用5%的鹽酸溶液作為載流進(jìn)樣，直到讀數(shù)穩(wěn)定，轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)系列測(cè)定，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，然后再進(jìn)行水樣測(cè)定，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性方程：If＝1 116.699×C＋4.717，線性相關(guān)系數(shù)r＝0.999 9，具體數(shù)值見表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)曲線及相關(guān)系數(shù)

采取每個(gè)季度不定期抽查檢測(cè)污水處理廠進(jìn)、出水水質(zhì)的方式，2018年全年總共采集水樣8個(gè)，分別是4個(gè)進(jìn)水和4個(gè)出水，按照實(shí)驗(yàn)要求，水樣中汞含量的測(cè)定結(jié)果見表3。

表3 水樣中汞含量的測(cè)定結(jié)果

5 結(jié)論

原子熒光法測(cè)定污水水質(zhì)中的汞含量是一種簡(jiǎn)便、快捷的方法，參考污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB／T 31962－2015，汞作為污染物排入下水道的最大限值為5μg／L，理論上污水處理廠的進(jìn)水汞含量也應(yīng)該小于5μg／L。根據(jù)城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB18918－2002，汞作為一類污染物最高允許排放質(zhì)量濃度為1μg／L，污水處理廠的出水汞含量也應(yīng)當(dāng)小于1μg／L。從表3可以看出，通過每個(gè)季度不定期抽查監(jiān)督檢查污水處理廠的進(jìn)、出水水質(zhì)，汞含量都在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍之內(nèi)，說明污水處理廠處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。不定期的抽查檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)汞污染現(xiàn)象的發(fā)生，也可為污水處理廠的運(yùn)行提供參考數(shù)據(jù)。