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水質(zhì)重金屬檢測原理

更新時間:2018-10-26  |  點擊率:5768

  目前,對水中重金屬的檢測技術(shù)多停留在實驗室階段,常用的方法是原子吸收分光光度法(AAS)、電感耦合等離子-質(zhì)譜法(ICP-MS)、電感耦合等離子體-發(fā)射光譜法(ICP-AES)、化學(xué)比色法和電化學(xué)分析方法。其中,原子吸收分光光度法分為石墨原子化原子吸收分光光度法(GF-AAS)、氫化物發(fā)生原子吸收光度法等等,石墨原子化原子吸收分光光度法是現(xiàn)行大多數(shù)重金屬分析的標(biāo)準(zhǔn)方法之一。除此之外,一些使用到的方法包括化學(xué)比色法、X射線熒光法、中子活化法、離子色譜等等,以及在此基礎(chǔ)上的聯(lián)用技術(shù)等。

   原子吸收光譜法一般一次只能分析一種元素,檢測限相對較高,電感耦合等離子質(zhì)譜法和電感耦合發(fā)射光譜法能夠同時分析多種元素。但是,原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、離子色譜法、質(zhì)譜法、電感耦合等離子體法無論是設(shè)備費用還是設(shè)備運營維護費用,成本都較高。因此,以上技術(shù)并沒有真正應(yīng)用于重金屬監(jiān)測領(lǐng)域。

   目前,國內(nèi)外真正應(yīng)用于水中重金屬分析的技術(shù)主要是比色法和電化學(xué)分析方法。比色法又稱分光光度法,是化學(xué)分析中常用的方法之一。重金屬電化學(xué)分析方法由海洛夫斯基(MichaeL Heyrovsky,其因發(fā)明該方法而獲1959諾貝爾化學(xué)獎)發(fā)明,后經(jīng)眾多學(xué)者優(yōu)化發(fā)展。就水中重金屬監(jiān)測產(chǎn)品而言,由于國內(nèi)重金屬監(jiān)測起步相對較晚,大多數(shù)公司主要以代理國外產(chǎn)品為主,僅有少數(shù)幾個公司具有自主知識產(chǎn)權(quán)的重金屬分析產(chǎn)品。

   比色法是經(jīng)典的化學(xué)分析方法之一,主要基于Lambert-Beer定律(朗伯-比爾定律,光吸收基本定律,是說明物質(zhì)對單色光吸收的強弱與吸光物質(zhì)的濃度(c)和 液層厚度 (b)間的關(guān)系的定律,是光吸收的基本定律,是紫外-可見光度法定量的基礎(chǔ)),在一定的條件下,重金屬離子與某一特定的試劑進行化學(xué)反應(yīng),在溶液中產(chǎn)生新的化學(xué)物質(zhì),該物質(zhì)一般具有特定吸收波長光;當(dāng)一束與新產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)匹配的單色光通過該溶液時,溶液的吸光度與溶液中新產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)濃度相關(guān),據(jù)此建立吸光度與被測組分的濃度關(guān)系。

   該方法原理簡單,不需要特殊設(shè)備,一般分光光度計即可滿足需求,因此在實驗室重金屬分析中依舊較為常見。當(dāng)該技術(shù)應(yīng)用于水質(zhì)重金屬分析時,選擇合適的顯色劑,以及消除其他金屬組分干擾是關(guān)鍵;其次是獲得穩(wěn)定可靠的單色光,以及光強檢測系統(tǒng)。

   陽極溶出伏安法,是將電化學(xué)富集與測定方法有機地結(jié)合在一起的一種方法。先將被測物質(zhì)通過陰極還原富集在一個固定的微電極上,再由負(fù)向正電位方向掃描溶出,根據(jù)溶出極化曲線來進行分析測定。陽極溶出伏安分析技術(shù)(ASV)使得樣品中很低濃度的金屬都能夠被快速檢測出來,并有良好精密度。

   對于電化學(xué)溶出分析技術(shù)而言,由于重金屬在水環(huán)境——特別是地表水、飲用水源地等水環(huán)境中的含量不高(基本在μg/L數(shù)量級),即便是市政以及工業(yè)企業(yè)污水排放口,也僅僅在幾十到幾百μg/L數(shù)量級,因此檢測限低的電化學(xué)溶出分析技術(shù)在重金屬監(jiān)測中將發(fā)揮更大的作用。

   隨著我國重金屬污染問題越來越受到重視,重金屬監(jiān)測會得到更大程度的關(guān)注。目前的兩種重金屬監(jiān)測方法,比色法較為傳統(tǒng),設(shè)備成本比電化學(xué)分析儀成本低,在一些特殊的場合,特別是待分析重金屬成分濃度較高時,可以考慮該類型分析儀。

   在中低濃度的重金屬監(jiān)測中,如地表水、飲用水、水處理設(shè)施排放口重金屬監(jiān)測,基于電化學(xué)溶出分析技術(shù)的重金屬分析儀能夠?qū)?mu;g/L數(shù)量級的重金屬進行定量分析。

 

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