典型工业过程高浓度溶液重金属离子浓度光谱直测研究

来源 :中国环境科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:by_huang
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紫外可见分光光度法是重金属检测的国标方法之一,其对重金属的测定需要稀释酸化和络合显色等预处理,存在二次污染以及浓度检测范围低等问题,无法满足工业过程中高浓度重金属或其他典型重金属物质快速定量化实时监测的要求。研究中分别以湿法炼锌、铜冶炼以及电镀铬为行业背景,对3种工业过程影响较大且具有生物毒性的重金属元素(Pb、Cr、As)进行了光谱直测方法研究。首先对3种元素的行业物质流和光谱特性进行了分析研究,以此为基础,研究了多光程条件下重金属元素的浓度检测范围,进行了光程适配,并与常用方法的检测结果进行了对比分析。最后,对上述建立的光谱直测法在含铬混合体系中进行了应用研究。主要研究结果表明:(1)Pb、As、Cr在电解锌、铜冶炼以及电镀铬中相应工艺点位的赋存形式和浓度范围分别为:Pb SO4(1.1~11.3 mg/L)、As O33-、As O43-(1000~10000 mg/L)、Cr O42-、Cr2O72-(10~1000 mg/L),其特征峰波长分别为208、187、197、372、352 nm。(2)光谱直测方法研究中,特征峰处的吸光度和浓度均呈良好的线性关系(R2>0.99),加标回收率均在90%~110%,RSD小于5%,准确度和精密度均满足分析方法的要求;多光程分析条件下(以六价铬(Cr2O72-)的研究结果为例进行阐述),随着光程长度的增大(从1~100 mm),分析灵敏度相比增大了96.3倍,且通过光程适配研究,最适光程的分析结果能够得到最高的灵敏度和准确度;与常用方法的分析结果相比,光谱直测方法具有一定的优势。(3)在三价铬-六价铬和三价铬-六价铬-铁离子含铬混合体系中,光谱直测方法均能定性分析溶液中的离子种类;同时采用Python语言所建立的浓度分析模型,能够准确得到元素种类和浓度,浓度分析结果与真实值的相对误差小于5%。上述研究结果表明,本研究所建立的光谱直测方法可应用于典型工业过程高浓度溶液中重金属离子的浓度分析,为解决工业过程中重金属浓度检测滞后、监测困难提供了思路,同时也为紫外可见光谱直测的其他研究以及水环境中重金属的污染控制奠定了理论基础。
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