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水質重金屬檢測原理

點擊次數:3307  發布時間:2018-10-26

  目前,對水中重金屬的檢測技術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-質譜法(ICP-MS)、電感耦合等離子體-發射光譜法(ICP-AES)、化學比色法和電化學分析方法。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行大多數重金屬分析的標準方法之一。除此之外,一些使用到的方法包括化學比色法、X射線熒光法、中子活化法、離子色譜等等,以及在此基礎上的聯用技術等。

   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,電感耦合等離子質譜法和電感耦合發射光譜法能夠同時分析多種元素。但是,原子吸收光譜法、原子發射光譜法、離子色譜法、質譜法、電感耦合等離子體法無論是設備費用還是設備運營維護費用,成本都較高。因此,以上技術并沒有真正應用于重金屬監測領域。

   目前,國內外真正應用于水中重金屬分析的技術主要是比色法和電化學分析方法。比色法又稱分光光度法,是化學分析中常用的方法之一。重金屬電化學分析方法由海洛夫斯基(MichaeL Heyrovsky,其因發明該方法而獲1959諾貝爾化學獎)發明,后經眾多學者優化發展。就水中重金屬監測產品而言,由于國內重金屬監測起步相對較晚,大多數公司主要以代理國外產品為主,僅有少數幾個公司具有自主知識產權的重金屬分析產品。

   比色法是經典的化學分析方法之一,主要基于Lambert-Beer定律(朗伯-比爾定律,光吸收基本定律,是說明物質對單色光吸收的強弱與吸光物質的濃度(c)和 液層厚度 (b)間的關系的定律,是光吸收的基本定律,是紫外-可見光度法定量的基礎),在一定的條件下,重金屬離子與某一特定的試劑進行化學反應,在溶液中產生新的化學物質,該物質一般具有特定吸收波長光;當一束與新產生的化學物質匹配的單色光通過該溶液時,溶液的吸光度與溶液中新產生的化學物質濃度相關,據此建立吸光度與被測組分的濃度關系。

   該方法原理簡單,不需要特殊設備,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。當該技術應用于水質重金屬分析時,選擇合適的顯色劑,以及消除其他金屬組分干擾是關鍵;其次是獲得穩定可靠的單色光,以及光強檢測系統。

   陽極溶出伏安法,是將電化學富集與測定方法有機地結合在一起的一種方法。先將被測物質通過陰極還原富集在一個固定的微電極上,再由負向正電位方向掃描溶出,根據溶出極化曲線來進行分析測定。陽極溶出伏安分析技術(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。

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

   隨著我國重金屬污染問題越來越受到重視,重金屬監測會得到更大程度的關注。目前的兩種重金屬監測方法,比色法較為傳統,設備成本比電化學分析儀成本低,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測中,如地表水、飲用水、水處理設施排放口重金屬監測,基于電化學溶出分析技術的重金屬分析儀能夠對μg/L數量級的重金屬進行定量分析。

 

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