试析用于环境水质分析的重金属检测技术

所属栏目:建筑设计论文 发布日期:2019-10-12 10:05 热度:

   摘 要: 随着我国社会经济的发展,对水环境的污染越来越严重,其中重金属污染无疑是被污染水资源处理中最难解决的一个问题,主要原因是重金属离子往往具有很强惰性,不但那难以讲解,而且也难以和其他物质发生反应析出,如果不能及时处理,就会逐渐累积,从而破坏水质,饮用被重金属污染的水后,会对人体健康造成巨大损害。重金属含量的检测是治理被污染水质的第一步,也是最重要的一步。因此,本文通过查询相关文献,并结合理论实践,简要阐述了目前最常见的几种用于环境水质分析的重金属检测技术。

  关键词: 环境水质 重金属 检测技术 水质污染

环境水质分析

  1 原子吸收光谱检测技术

  原子吸收光谱法是 20 世纪 50 年代创立的一种新型仪器分析方法,目前已成为对无机化合物进行元素定量分析的主要手段。原子吸收光谱检测环境水质中重金属离子的主要原理是利用气态原子能够吸一定波长的光辐射,促使原子中外层电子从基态变为激发态的现象,具体吸收过程如图 1 所示。

  原子吸收光谱检测技术具有选择性好、灵敏度高、精密度高、分析速度快、抗干扰能力强、应用范围广等特点,被广泛应用在环境水质重金属离子检测中,也是目前我国检测地表水、废水、污染水重金属元素含量的标准分析方法。但该检测技术也存在局限性: 由于单元素空心阴极灯作为锐线光源,因此不适用于多元素混合物的同时分析; 对于高熔点、形成氧化物、形成复合物或者形成碳化合物后难以原子化元素的分析灵敏度低。

  2 电感耦合等离子体原子发射光谱检测技术

  原子发射光谱过去应用于最多的原子化方法有三种: 火焰、电弧、火花原子化,但自从 20 试剂 60 年代等离子体出现后,电感耦合等离子体作为重要的激发光源越来越广泛地应用于分析领域。电感耦合等离子体原子发射光谱检测技术是一种以电感耦等离子火焰为激发光源的光谱分析方法,具体检测原理图如图 2 所示。

  电感耦合等离子体原子发射光谱检测技术是原子发生光谱法的衍生技术,具有测定元素范围广、线性分析范围宽、大多素元素都有良好您的检出限、可供选择的波长多、分析精密度高、干扰少、同时或顺序多元素测定这些优点[1]。我国在《水和废水监测分析方法》( 第四版) 里介绍了电感耦合等离子体原子发射光谱法( ICP - AES) 用于检测水中砷、铝、钡、铍、铜、锌、铁、锰、铅、镉、总铬、钒。在《生活饮用水标准检测方法金属指标》( GB /T 5750. 6 - 2006) 中也使用了 ICP - AES,用于检测水中砷、银等 31 种金属或类金属。ICP - AES 的不足处是: 设备费用高、有的元素( Rb) 的灵敏度相当差、基体效应仍存在、光谱干扰不可避免、氩气消耗量大。总体而言,ICP - AES 以其优异的分析性能成为我国环境水质金属元素检测最直接有效的技术之一,还可以通过使用各种分离富集技术测定痕量元素。

  3 电化学分析检测技术

  所谓电化学分析检测技术,就是通过电化学反应的原理,对环境水质中的重金属进行检测,具体检测原理如图 3 所示。从图 3 中可以看出电化学分析检测技术主要依据是重金属物质的电化学特征,通过金属物质的差异性判定,确定析出物质有那些重金属元素组成,从判定环境水质中的重金属含量[2]。但此技术具有一定的局限性,只能在电化学池中进行,具体检测步骤如图 3。电化学法具有检测方便、试验速度快、检测效率高等特性,被广泛应用于环境水质的重金属检测中。目前在我国的应用现状而言,电位分析法、溶出伏安法、极谱法是应用最广泛的电化学检测方法。

  4 紫外 - 可见分光光度法

  紫外 - 可见分光光度法是利用在某些物质中价电子能级跃迁对 200 ~ 800nm 光谱区辐射的吸收,从而产生分子的可见紫外线吸收光谱,从而对检测出的金属物质进行定性、定量的分析。紫外 - 可见分光光度法在环境水质重金属检测的主要原理是基于金属离子的选择特性,从而对其进行分析和研究。某实验室在 pH6. 0 的磷酸—醋酸—硼酸缓冲溶液中,二甲酚橙与铅形成稳定的 1∶ 1 红色配合物,导致吸光度的增强,研究了铅与三苯甲烷类染料二甲酚橙的显色反应体系,发现在波长 580nm 处吸光度的增强值与铅的加入量有很好的线性关系,据此建立了测定微量铅的新方法。此方法能对铅离子进行定量测定,准确性、选择性良好,操作简便快捷[3]。试验研究表明,紫外 - 可见分光光度法应用在环境水质重金属检测中,具有设备简单、方法可行、简便快速、应用广泛等优势,发展至今已经成为环境水质重金属检测的关键技术。

  5 原子荧光光谱分析法

  原子荧光光谱分析法( AFS) 是利用原子荧光谱线的波长和强度进行物质的定性及定量分析方法。AFS 虽然是一种发射光谱法,但和原子吸收光谱法密切相关,兼有原子发射和原子吸收两种分析方法的优点,又克服了两种方法的不足。我国水质监测部门普遍采用原子荧光法为氢化物发生原子荧光法 ( HG - AFS) ,HG - AFS 因检出限低、灵敏度高、干扰少、重复性好等特点而广泛应用于水质分析中汞、砷、硒、锑、铋、镉、铅、锡 8 种元素。

  6 结束语

  综上所述,用于环境水质分析的重金属检测是一项漫长的工作,自从进入 21 世纪以来,我国社会经济快速发展,城市垃圾、污水排放、工业生产废水等与日俱增,对环境水质造成了非常严重的破坏。不但加剧生态环境的恶化、降低了农产品的品质,而且在一定程度上威胁人类身体健康。这就需要相关科学和专家,从多方面深入考虑,并充分应用现有的科学技术和先进的手段,研发出更高、更快、而更加便捷、更加景精确、更加有效的重金属检测技术。本文结合理论实践,分析了原子吸收光谱检测技术、电感耦合等离子体原子发射光谱检测技术、电化学分析检测技术、紫外 - 可见分光光度法、液相色谱检测、原子荧光光谱分析六种不同且常用的检测方法。每一种检测技术都具有各自的优点和缺点,因此在具体检测过程中,可以结合多种检测技术同时使用,达到取长补短效果,以确保重金属检测的准确性。

  参考文献

  [1]丁健. 环境水质分析中重金属检测技术探讨[J]. 资源节约与环保, 2015( 11) .

  [2]陈正,王彬彬. 重金属检测技术在环境水质分析中的应用[J]. 科技创新与应用,2016( 05) .

  《试析用于环境水质分析的重金属检测技术》来源:《工程管理学报》,作者:李 文,李 煜。

文章标题:试析用于环境水质分析的重金属检测技术

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