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水质重金属检测原理

点击次数:2903  发布时间:2018-10-26

  目前,对水中重金属的检测技术多停留在实验室阶段,常用的方法是原子吸收分光光度法(AAS)、电感耦合等离子-质谱法(ICP-MS)、电感耦合等离子体-发射光谱法(ICP-AES)、化学比色法和电化学分析方法。其中,原子吸收分光光度法分为石墨原子化原子吸收分光光度法(GF-AAS)、氢化物发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现行大多数重金属分析的标准方法之一。除此之外,一些使用到的方法包括化学比色法、X射线荧光法、中子活化法、离子色谱等等,以及在此基础上的联用技术等。

   原子吸收光谱法一般一次只能分析一种元素,检测限相对较高,电感耦合等离子质谱法和电感耦合发射光谱法能够同时分析多种元素。但是,原子吸收光谱法、原子发射光谱法、离子色谱法、质谱法、电感耦合等离子体法无论是设备费用还是设备运营维护费用,成本都较高。因此,以上技术并没有真正应用于重金属监测领域。

   目前,国内外真正应用于水中重金属分析的技术主要是比色法和电化学分析方法。比色法又称分光光度法,是化学分析中常用的方法之一。重金属电化学分析方法由海洛夫斯基(MichaeL Heyrovsky,其因发明该方法而获1959诺贝尔化学奖)发明,后经众多学者优化发展。就水中重金属监测产品而言,由于国内重金属监测起步相对较晚,大多数公司主要以代理国外产品为主,仅有少数几个公司具有自主知识产权的重金属分析产品。

   比色法是经典的化学分析方法之一,主要基于Lambert-Beer定律(朗伯-比尔定律,光吸收基本定律,是说明物质对单色光吸收的强弱与吸光物质的浓度(c)和 液层厚度 (b)间的关系的定律,是光吸收的基本定律,是紫外-可见光度法定量的基础),在一定的条件下,重金属离子与某一特定的试剂进行化学反应,在溶液中产生新的化学物质,该物质一般具有特定吸收波长光;当一束与新产生的化学物质匹配的单色光通过该溶液时,溶液的吸光度与溶液中新产生的化学物质浓度相关,据此建立吸光度与被测组分的浓度关系。

   该方法原理简单,不需要特殊设备,一般分光光度计即可满足需求,因此在实验室重金属分析中依旧较为常见。当该技术应用于水质重金属分析时,选择合适的显色剂,以及消除其他金属组分干扰是关键;其次是获得稳定可靠的单色光,以及光强检测系统。

   阳极溶出伏安法,是将电化学富集与测定方法有机地结合在一起的一种方法。先将被测物质通过阴极还原富集在一个固定的微电极上,再由负向正电位方向扫描溶出,根据溶出极化曲线来进行分析测定。阳极溶出伏安分析技术(ASV)使得样品中很低浓度的金属都能够被快速检测出来,并有良好精密度。

   对于电化学溶出分析技术而言,由于重金属在水环境——特别是地表水、饮用水源地等水环境中的含量不高(基本在μg/L数量级),即便是市政以及工业企业污水排放口,也仅仅在几十到几百μg/L数量级,因此检测限低的电化学溶出分析技术在重金属监测中将发挥更大的作用。

   随着我国重金属污染问题越来越受到重视,重金属监测会得到更大程度的关注。目前的两种重金属监测方法,比色法较为传统,设备成本比电化学分析仪成本低,在一些特殊的场合,特别是待分析重金属成分浓度较高时,可以考虑该类型分析仪。

   在中低浓度的重金属监测中,如地表水、饮用水、水处理设施排放口重金属监测,基于电化学溶出分析技术的重金属分析仪能够对μg/L数量级的重金属进行定量分析。

 

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