廢水中鎘離子的檢驗

1、:鎘離子的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用鎘位于周期表中第五周期，第二副族（如圖一所示）。圖一鎘（ge, CADMlUM ,源自kadmia, 泥土”的意思，1817年發(fā)現(xiàn)。1817年， 德國的斯特羅邁厄，從不純的氧化鋅中分離出褐色粉，使它與木炭共熱，制得鎘。首 先發(fā)現(xiàn)鎘的是德國哥廷根大學(xué)化學(xué)和醫(yī)藥學(xué)教授斯特羅邁爾。他兼任政府委托的藥商 視察專員。正是他在視察藥商的過程中，觀察到含鋅藥物中出現(xiàn)的問題，促使他在1817 年發(fā)現(xiàn)了鎘。由于發(fā)現(xiàn)的新金屬存在于鋅中，就以含鋅的礦石菱鋅礦的名稱 CaIamine 命名它為CadmiUm，元素符號定為CdO Cd和鋅一同存在于自然界中。它是一種吸收 中子的優(yōu)良金屬，制成棒條可在

2、原子反應(yīng)爐內(nèi)減緩核子連鎖反應(yīng)速率，而且在鋅-鎘電池中頗為有用。它的鮮明的硫化物所制成的鎘黃顏料，廣受藝術(shù)家的歡迎。鎘作為合金組土元能配成很多合金，如含鎘0.5%1.0%的硬銅合金，有較高的 抗拉強度和耐磨性。鎘（98.65%）鎳（1.35%）合金是飛機發(fā)動機的軸承材料。很多 低熔點合金中含有鎘，著名的伍德易熔合金中含有鎘達12.5%。鎳一鎘和銀一鎘電池具有體積小、容量大等優(yōu)點。鎘具有較大的熱中子俘獲截面，因此含銀（80%）銦（15%） 鎘（5%）的合金可作原子反應(yīng)堆的控制棒。鎘的化合物曾廣泛用于制造顏料、塑料 穩(wěn)定劑、熒光粉等。鎘還用于鋼件鍍層防腐，但因其毒性大，這項用途有減縮趨勢。 用于電底

3、、制造合金等；并可做成原子反應(yīng)堆中的中子吸收棒。鎘氧化電位高，故可 用作鐵、鋼、銅之保護膜，廣用于電鍍上，并用于充電電池、電視映像管、黃色顏料及作為塑料之安定劑。鎘化合物可用于殺蟲劑、殺菌劑、顏料、油漆等之制造業(yè)。以上兩段整合為一段:鎘的生物毒性與污染來源鎘的毒性較大，被鎘污染的空氣和食物對人體危害嚴 重，日本因鎘中毒曾出現(xiàn)“痛痛病”。鎘會對呼吸道產(chǎn)生刺激，長期暴露會造成嗅覺喪失癥、牙 齦黃斑或漸成黃圈，鎘化合物不易被腸道吸收，但可經(jīng)呼 吸被體內(nèi)吸收，積存于肝或腎臟造成危害，尤以對腎臟損 害最為明顯。還可導(dǎo)致骨質(zhì)疏松和軟化。圖環(huán)境工程領(lǐng)域中的鎘絕大多數(shù)淡水的含鎘量低于1微克/升，海水中鎘的平均

4、（含鎘物質(zhì)標識如圖二）不必要此圖溶度為0.15微克/升。鎘的主要污染源是電鍍、采礦、冶煉、染料、電池和化學(xué)工業(yè) 等排放的廢水。（突出擴展） 三：鉻離子檢驗常用的方法鎘離子的分析方法有很多種，國標法（GB5009.15-2003）中有：石墨爐原子吸 收光譜法；院子吸收分光光度法；比色法；原子熒光法。此外還可以采用電化學(xué)方法 測定鎘離子含量，所謂電化學(xué)方法，即通過測量組成的電化學(xué)電池待測物溶液所產(chǎn)生 的一些電特性而進行的分析（不要解釋）,其中又以伏安法和極譜法最為常用。 通過幾年來對鎘離子檢驗發(fā)展，本文會做出詳細的總結(jié)。1、原子吸收光譜法：原子吸收光譜儀是基于原子吸收分光光度法（原子吸收光譜法）而

5、進行分析的一 種常用的分析儀器。原子吸收光譜儀具有選擇性好，光譜干擾?。粰z出限低，靈敏度 高；應(yīng)用范圍廣等特點。而按原子化系統(tǒng)采用的原子化技術(shù)的不同， 可將原子吸收分 光光度計主要分為：火焰原子吸收分光光度計和石墨爐原子吸收分光光度計兩種。1、1、火焰原子吸收分光光度計火焰原子吸收分光光度計是利用火焰原子化法技術(shù)來將待測元素原子化的原子 吸收分光光度計，這種儀器具有儀器相對簡單、分析快速，對大多數(shù)元素都有較高的 靈敏度和較低的檢出限，應(yīng)用范圍廣等有點；但其缺點是原子化效率低（僅有10%）,對部分元素靈敏度還不太高。食品中鎘離子的測定，國標法中有兩中。碘化鉀-4-甲基戊酮-2法和二硫腙 -乙酸丁

6、酯法測食物中鎘的含量。 此外還有原子吸收分光光度 法測定鋼鐵中的鎘等。1、1、1碘化鉀-4-甲基戊酮-2 法試樣經(jīng)處理后， 在酸性溶液中鎘離子與碘離子形成絡(luò)合物， 并經(jīng) 4-甲基戊酮 -2 萃取分離，導(dǎo)人原吸收儀中，原子化以后，吸收228. 8 nm 共振線，其吸收量與鎘含量成正比，與標準系列比較定量。實驗方法：吸取25 ml,（或全量）制備的樣液及試劑空白液，分別置于125 mL分液漏斗中加10 mL硫（1+1）再加10 ml,水，混勻。吸 取。，0.25,0.50,1.50,2.50,3.50,5.00 m鍋標準使用液（相當(dāng) 0,0. 05,0. 1,0.3,0.5,0.7,1.0 Kg

7、錫），分別置于125 mL分液漏斗中，各加鹽酸（1+11）至25 mL ,再加10 mL硫酸 （1+1）及10 ml ,水，混勻。于試樣溶液、試劑空白液及錫標準溶液中各加10 mL碘化鉀溶液250 g/l.,混勻，靜置5 min ,再各加10 mL MIBK ,振搖2 min ,靜置分層 約0.5h,棄去下層水相，以少許脫脂棉塞人分液漏斗下頸部，將MIBK層經(jīng)脫脂棉濾至 10 mL 具塞試管中，測定將有機相導(dǎo)入火焰原子化器進行測定，測定參考條件： 燈電流6 mA-7 mA ,波長228. 8 nm,狹縫0. 15 nm-0. 2 nm,空氣流量5 L/mite,氛燈 背景校正（也可根據(jù)儀器型號

8、，調(diào)至最佳條件） ，以福含量對應(yīng)濃度吸光度，繪制標 準曲線或計算直線回歸方程, 試樣吸收值與曲線比較或代人方程求出含量。在重復(fù)性條件下獲得的兩次獨立測定結(jié)果的絕對差值不得超過算術(shù)平均值的 15%。1、 1、 2二硫腙-乙酸丁酯法的原理是試樣經(jīng)處理后,在酸性溶液中鍋離子與碘離子形成絡(luò)合物, 并經(jīng) 4-甲基戊酮 -2 萃取分離，導(dǎo)人原子吸收儀中，原子化以后，吸收228. 8 nm共振線，其吸收量與鎘含量成正比, 與標準系列比較定量。 實驗方法： 吸取 0, 0.25, 0.50, 1.50, 2.50, 3.50, 5.0mL 鎘標準使用液（相當(dāng) 0, 0.05, 0.1, 0.3, 0.5, 0

9、.7, 1.0ug鎘）。分別置于 125 mL 分液漏斗中，各加鹽酸（1+11）至25 mL。于試樣處理溶液、試劑空白液及鎘標準溶 液各分液漏斗中各加 5 mL檸檬酸鈉緩沖液（2 mol/L）以氨水調(diào)節(jié)PH至5-6.4,然后 各加水至50 mL,混勻。再各加5. 0 mL二硫腙-乙酸丁醋溶液（1 g/L）以氨水調(diào)節(jié)PH 至5-6.4,然后各加水至50 mL,混勻。再各加5. 0 mL二硫腙一乙酸丁酯溶液（1 g/L） 振搖2 min ,靜置分層，棄去下層水相，將有機層放人具塞試管中，備用。其測定方法同上，不再贅述。1、2石墨爐原子吸收分光光度計石墨爐原子吸收分光光度計是利用石墨爐原子化法技術(shù)將

10、待測元素原子化的原 子吸收分光光度計，這種儀器原子化效率比火焰原子化器高得多，因此對大多數(shù)元素都有較高的靈敏度，這種儀器還具有樣品用量少，可實現(xiàn)對固體、粘稠液體的直接進 樣分析的優(yōu)點。但測定精密度比火焰原子化法差，分析速度相對較慢。國標法中應(yīng)用: 試樣進行消解后(可采用壓力消解罐消解法、干法灰化、過硫酸錢灰化法、濕式消解 法)調(diào)節(jié)儀器至最佳狀態(tài)就可測量。如有需要可以加入基體改進劑磷酸銨溶液 (20ugL)。2、比色法比色法(colorimetry)是通過比較或測量有色物質(zhì)溶液顏色深度來確定待測組分含量的方法。其應(yīng)用較早始于世紀初古希臘人用五倍子測定醋中鐵的含量。但作為定量分析的方法，大約始于1

11、9世紀3040年代。比色法以生成有色化合物的顯色反應(yīng) 為基礎(chǔ)，通過比較或測量有色物質(zhì)溶液顏色深度來確定待測組分含量的方法。比色法作為一種定量分析的方法，開始于19世紀3040年代。比色分析對顯色反應(yīng)的基本 要求是：反應(yīng)應(yīng)具有較高的靈敏度和選擇性， 反應(yīng)生成的有色化合物的組成恒定且較 穩(wěn)定，它和顯色劑的顏色差別較大。選擇適當(dāng)?shù)娘@色反應(yīng)和控制好適宜的反應(yīng)條件,是比色分析的關(guān)鍵。常用的比色法有兩種：目視比色法和光電比色法，兩種方法都是以朗伯-比爾定律(A = b(為基礎(chǔ)。光電比色法是在光電比色計上測量一系列標準溶液的吸光度，將吸光度 對濃度作圖，繪制工作曲線，然后根據(jù) 待測組分溶液的吸光度在工作曲線

12、上 查得其濃度或含量。與目視比色法相 比，光電比色法消除了主觀誤差，提高 了測量準確度，而且可以通過選擇濾光直性U*壇屆曇片來消除干擾，從而提高了選擇性。但光電比色計采用鎢燈光源和濾光片，只適用于 可見光譜區(qū)和只能得到一定波長范圍的復(fù)合光，而不是單色光束，還有其他一些 局限，使它無論在測量的準確度、靈敏度和應(yīng)用范圍上都不如紫外 -可見分光光度計。 20世紀3060年代，是比色法發(fā)展的旺盛時期，此后就逐漸為分光光度法所代替。國標法中比色法的實驗原理為： 試樣經(jīng)消化后， 在堿性溶液中鎘離子與 6-溴苯 噻唑偶氮酚形成紅色絡(luò)合物溶于三氯甲烷， 與標準系列比較定量。 測量時將消化好的 樣液及試劑空白液

13、用20 ml,水分數(shù)次洗入125 ml,分液漏斗中，以氫氧化鈉溶液（200 gL）調(diào)節(jié)至pH7左右。吸取0, 0.5, 1.0，3.0，5.0，7.0，10.0mI鎘標準使用液（相 當(dāng)0, 0.5, 1.0, 3.0, 5.0，7.0，10.0mL鎘），分別置于125 mL分液漏斗中，再各加 水至20 mL。用氫氧化鈉溶液（200 g/L）調(diào)節(jié)至pH7左右于試樣消化液、試劑空白 液及鍋標準液中依次加人3 mL檸檬酸鈉溶液（250 gL）,4 mL酒石酸溶液（400 gl.） 及1 ml,氫氧化鈉溶液（200 g/L）,混勻。再各加5. 0 mL三氯甲烷及0. 2 mL鎘試劑， 立即振搖2 mi

14、n ,靜置分層后，將三氯甲烷層經(jīng)脫脂棉濾于試管中，以三氯甲烷調(diào)節(jié) 零點，于1 Cm比色杯在波長585 nm處測吸光度。各標準點減去空白管吸收值后繪 制標準曲線?；蛴嬎阒本€回歸方程，液含量與曲線比較或代入方程求出。3、原子熒光法原子熒光法是 20世紀 60年代中期提出并迅速發(fā)展起來的一種新型光譜分析方 法，是原子光譜法中的一個重要分支， 它是一種基于測量原子蒸汽吸收特定輻射被激 發(fā)后所發(fā)射出的特征譜線強度進行的元素痕量分析方法。1974年TSujiu和Kuga首次應(yīng)用了氫化物發(fā)生與原子熒光光譜法相結(jié)合的分析技術(shù)。 而后， Thomposon、 Dulivo 、 EbdOn等人相繼研究了 HG-A

15、FS測定砷、銻、鉍、鍺、錫、鉛、硒、碲、鎘等元素， 這為氫化物發(fā)生 -原子熒光光譜的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。 20世紀 70年代起，我國的 郭小偉、杜文虎、劉明鐘等人的研究成果為實現(xiàn)氫化物發(fā)生原子熒光儀在我國的普及 和快速發(fā)展做出了巨大的貢獻。 氫化物發(fā)生進樣法， 是利用合適的還原劑或化學(xué)反應(yīng)， 將試樣溶液中的待測元素還原成揮發(fā)性共價氫化物或原子蒸汽， 借助載氣流將其導(dǎo)入 原子光譜分析系統(tǒng)進樣檢測。 其主要優(yōu)點包括： 待測元素容易與樣品基體分離， 減少 了干擾；與溶液直接噴霧進樣相比，能將待測元素充分富集，進樣效率接近100%；利用不同條件實現(xiàn)不同價態(tài)元素的氫化物轉(zhuǎn)變， 從而進行價態(tài)分析； 發(fā)生

16、裝置易于自 動化。為適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，原子熒光光譜技術(shù)將在元素形態(tài)分析，聯(lián)用技在 術(shù)開發(fā)，儀器小型化、便攜化、專業(yè)化，檢測元素范圍拓寬，包括提高穩(wěn)定性和消除 干擾在內(nèi)的基礎(chǔ)理論等方面，得到更為深入的研究和發(fā)展。在國標法中原子熒光法中的原理是：試樣經(jīng)濕消解或干灰化后，加入硼氫化鉀， 試樣中的鎘與硼氫化鉀反應(yīng)生成鎘的揮發(fā)性物質(zhì)。由氬氣帶入石英原子化器中，在特質(zhì)鎘空心陰極燈的發(fā)射激光下產(chǎn)生原子熒光，其熒光強度在一定條件下與被測定液中的鎘濃度成正比，與標準系列比較定量。測定時根據(jù)各自儀器型號性能、 參考儀器工 作條件，將儀器調(diào)至最佳測定狀態(tài)，在試樣參數(shù)畫面輸入以下參數(shù)：試樣質(zhì)量（克或 毫升）、稀

17、釋體積（45 ml,）,并選擇結(jié)果的濃度單位。逐步將爐溫升到所需溫度，穩(wěn) 定后測量。連續(xù)用標準空白進樣，待讀數(shù)穩(wěn)定后，轉(zhuǎn)人標準系列測量。在轉(zhuǎn)人試樣測 定之前，再進人空白值測量狀態(tài)，用試樣空白液進樣，讓儀器取均值作為扣底的空白 值。隨后依次測定試樣。測定完畢后，選擇“打印”報告即可將測定結(jié)果自動打印。4、電化學(xué)分析方法：電化學(xué)分析法 （electrochemical an alysis）是應(yīng)用電化學(xué)原理和技 術(shù)，利用化學(xué)電池內(nèi)被分析溶液的組成及含量與其電化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系而建立起來的一 類分析方法。其特點是靈敏度高，選擇性好，設(shè)備簡單，操作方便，應(yīng)用范圍廣。許 多電化學(xué)分析法既可定性，又可定量；既能

18、分析有機物，又能分析無機物，并且許多 方法便于自動化，可用于連續(xù)、自動及遙控測定，在生產(chǎn)、科研和醫(yī)藥衛(wèi)生等各個領(lǐng) 域有著廣泛的應(yīng)用。根據(jù)測量的電信號不同，電化學(xué)分析法可分為電位法、電解法、 電導(dǎo)法和伏安法。在鎘離子的測量中常用伏安法和極譜法來測定 廢水中的鎘離子，伏安法和極譜法是一種特殊的電解 方法。極譜法（POlarOgraPhy）通過測定電解過程中所 得到的極化電極的電流一電位（或電位-時間）曲線來 確定溶液中被測物質(zhì)濃度的一類電化學(xué)分析方法。于1922年由捷克化學(xué)家J.海洛夫斯基建立。!*4、1溶劑萃取一方波極譜法測定金 屬中鋯的痕量鎘方波極譜法是通常的緩慢改變的直流電壓上面，疊加上一個低頻率小振幅（50mV的方形波電壓，并在方波電壓改變方向前的一瞬間記錄通過電解池的交流 電流成分。方波極譜波呈峰形，峰電位EP和直流極譜的E1/2相同，峰電流與被測物 質(zhì)濃度成正比。該法的特點是：它是在充電電流充分衰減的時刻記錄電流，極譜電流中沒有充電電流，因此可以通過放大電流來提高靈敏度，檢測