基本介紹
- 中文名：酸消解法
- 外文名：Acid digestion
- 用途：污泥前處理
- 參考方法：EPA 3050b-1996
- 常用試劑：濃硝酸、濃硫酸等
- 適用範圍：沉積物、淤泥和泥土等
定義,分類,測試方法,介紹,範圍和套用,儀器和材料,試劑,樣品,方法步驟,質量控制,注意事項,
定義
酸消解法是沉積物、淤泥和泥土的常用的前處理方法。用HNO3可以充分消解大部分的污泥樣品，消解後物質均適用於火焰或電熱的原子吸收測定；HNO3一H2SO4或HNO3一HCl對於易氧化的有機物質是可以充分消解的；HNO3一HClO4、HNO3一HClO4一HF適宜於污泥中難以氧化的有機物質或礦物質。以下是幾種常用的酸消解方法。
分類
HNO3消解法
稱取風乾後過100目篩的污泥樣品1．000g，烘乾測水分後，放於錐形瓶中，加入少許去離子水濕潤，然後加入濃HNO3 10mL，於電熱板上緩慢加熱分解，並加以回流，蒸至近乾。取下燒杯稍冷後再加入濃HNO3 10mI。，放於加熱板上使樣品繼續分解，蒸至近乾。稍冷後再加入濃HNO3 10mL，蒸至近乾，如此反覆幾次，最後取下於污泥樣品加入10%HNO3溶液，過濾，定容於50mI。的容量瓶中待測。
HNO3一HClO4消解法
稱取風乾後過100目篩的污泥樣品1．000g，烘乾測水分後，放於錐形瓶中，加入少許去離子水濕潤，然後加入濃HNO3 15mI，於電熱板上緩慢加熱分解，並加以回流，蒸至近乾。取下燒杯稍冷後再加入混酸(VHNO3，：VHClO4=1:4)10mL，放於加熱板上使樣品繼續分解，蒸至近乾。稍冷後反覆加入10mL濃HNO3，蒸至近乾，樣品蒸至近灰白色。取下加入10%HNO3溶液，過濾、定容於50mI。的容量瓶中待測。
王水一HClO4消解法
稱取風乾後過100目篩的樣品1．000g，烘乾測水分後，放於錐形瓶中，加入少許去離子水濕潤，然後加入王水20mL，於電熱板上緩慢加熱分解，並加以回流，蒸至近乾。取下燒杯稍冷後再反覆加入HClO4 10mL，放於加熱板上使樣品繼續分解，進而蒸至近灰色。取下加入10%的HN03溶液，過濾，定容於50mL的容量瓶中待測。
HNO3一HClO4一HF消解法
準確稱取風乾後過100目篩的樣品1．000g，烘T測水分後，放入聚四氟乙烯燒杯中，加入少許去離子水濕潤，然後加入濃HNO3 15mI，，於電熱板上緩慢加熱分解，並加以回流，蒸至近乾。取下燒杯稍冷後加入混酸(VHNO3，：VHClO4=1:4)10mL，放於加熱板上使污泥樣品繼續分解，蒸至近乾。稍冷後反覆加入5mL HF和2mLHClO4，蒸至近乾，樣品蒸至近白色。取下加入10%的HNO3溶液，定容於50mL的容量瓶中待測。
當然，酸消解污泥的方法遠不止上述4種，可根據情況酌定。一般來講，用HNO3—HClO4消解法即可。
將製備好的樣品進行原子吸收分光光度計測定吸光度值，再根據標準曲線，將它換算成在污泥樣中的質量分數。
測試方法
介紹
取代表性的1～2 g(濕重)或1 g(乾重)樣品不斷加入硝酸(HNO3)和過氧化氫(H2O2)加熱消解。如樣品採用電感耦合電漿發射光譜法(ICP—AES)或火焰原子吸收光譜法(FAAS)進行分析，則還須加入鹽酸(HCl)，回流樣品。加水稀釋定容最終體積為100 mL。
如只須測定銻、鋇、鉛和銀，則可先用硝酸(HNO3))和鹽酸加熱消解，過濾該消解液，並將濾紙和殘餘物再用另外的鹽酸回流消解，然後再過濾，濾液並人原消解液，稀釋定容最終體積為100 mL。
範圍和套用
本方法提供沉積物、淤泥和泥土樣品的兩種前處理方法，一種用於採用火焰原子吸收光譜法或電感耦合電漿發射光譜法進行分析，另一種用於採用石墨爐原子吸收光譜法(GFAAS)或電感耦合電漿質譜分析法(ICP—MS)進行分析。對於使用該方法製備的樣品，可以檢測的元素包括：(1)鋁、鎂、銻、錳、鋇、鉬、鈹、鎳、鎘、鉀、鈣、銀、鉻、鈉、鈷、鉈、銅、釩、鐵、鋅、鉛、釩； (2)砷、鈹、鎘、鉻、鈷、鐵、鉛、鉬、硒、鉈。其中(1)包括的元素推薦使用FAAS/ICP—AES測定；(2)包括的元素推薦使用GFAAS/ICP—MS測定。也可以採用其他測定技術，只要它們在技術上是有效的，並且可以達到這種方法的QC標準，其中包括有處理干擾的方法。
對大多數樣品來說，它是一種強酸消解法，但不是一種完全的消解技術。
儀器和材料
消解容器：250 mL
蒸汽回流裝置(例如，具肋玻璃表面皿，適當的回流裝置，適當的溶劑處理系統)
烘箱：溫度能夠維持在30～40℃
至少能夠測量125℃的溫度測量裝置：要有適當的精確度和準確度(例如，溫度計、IR感測器、溫差電偶、熱敏電阻等)
濾紙：瓦特曼41號或等同品
離心機和離心試管
分析天平：能夠精確測重至0．01 g
加熱源：可調節並且能夠維持溫度在90～95℃(例如，加熱板、蒸煮塊、微波爐等)
漏斗或等同品
刻度量筒或等同的體積測量裝置
容量瓶：100 mL
試劑
除非有特別規定，否則在所有試驗中所用到化學試劑都應該符合化學試劑有關技術規範。也可以採用其他的等級，前提是首先已經確定試劑的純度足夠高，並且使用這種方法不會降低測定的準確性。如果試劑的純度可疑，要對試劑進行分析以便確定雜質等級。試劑空白一定要小於方法檢出限(MDL)。
試劑水。試劑水不能含有雜質。方法中提及的水指的都是試劑水，除非有另外的規定。
濃硝酸，HNO3。通過對酸進行分析可以確定雜質的等級。如果方法空白小於MDL，則酸可使用。
濃鹽酸，HCl。通過對酸進行分析可以確定雜質的等級。如果方法空白小於MDL，則酸可使用。
過氧化氫(30%)，H2O2。通過對氧化劑進行分析可以確定雜質的等級。如果方法空白小於MDL，則過氧化氫可使用。
樣品
所有的樣品都要根據有關採樣注意事項而制定取樣方案，並按該方案採集。
所有的樣品容器必須被證明是無污染的，或污染程度低於報告低限。可使用塑膠或玻璃材料的容器。
非水樣品在接收後應冷凍儲存並要儘快進行分析。
使用濕的或受潮材料很難獲得有代表性的樣品。濕的樣品必須烘乾、碾碎並從根本上降低子樣品的可變性，只要烘乾不影響樣品中分析物的提取。
方法步驟
1 如果有必要，將樣品徹底混合均勻並採用美標10號篩子將其過篩。用來攪拌均勻的所有設備都必須進行預先清潔，滿足5．2要求，以便把潛在的交叉污染降到最低。
2 稱取l～2 g樣品(濕重)或1 g樣品(乾重)放進消解容器，質量精度要在0．01 g左右。
3 如採用GFAAS或ICP—MS對消解的樣品進行分析時，按下步驟進行：
3．1 加入10 mL 1：1的HNO3，與泥漿混合，用一片玻璃表面皿覆蓋或採用蒸汽回流裝置。加熱樣品至95℃，並且在沒有沸騰時回流10～15 min。讓樣品冷卻，加入5 mL濃HNO3，蓋上蓋子，回流30 min。如果產生棕色煙霧，表明樣品被濃硝酸氧化，反覆重複這個步驟(加入5毫升濃HNO3)直到樣品不再釋放出棕色煙霧，這表明樣品已經和濃硝酸完全反應。使用一隻具肋玻璃表面皿覆蓋或採用蒸汽回收系統，要么讓溶液在沒有沸騰時揮發掉5 mL左右，要么在沒有沸騰時加熱至(95±5)℃，並持續2 h。
3．2 當第6．3．1節的步驟完全結束並且樣品已經冷卻後，加入2 mL水和3 mL 30%的H2O2。用一片玻璃表面皿或蒸汽回流裝置覆蓋容器，然後把覆蓋後的容器放回到加熱源上加溫，並開始和過氧化物反應。要特別注意，防止過度猛烈的沸騰導致溶液損失。一直加熱到沸騰消退並冷卻容器。
3．3繼續加入30%的H2O2，每次加入1 mL，並加溫直到沸騰減至最小或樣品不再發生變化為止。注意：加入的30%的H2O2的總量不能超過10 mL。
3．4採用一隻具肋玻璃表面皿或蒸汽回流裝置覆蓋並繼續加熱酸一過氧化物消解物，直到體積減小了5 mL左右，或者在沒有沸騰時加熱至(95±5)℃並持續2 h。自始至終要使溶液的量維持在能夠覆蓋容器的瓶底。
3．5冷卻後用水稀釋成100 mL。移除消解物中的顆粒，採用瓦特曼4l號濾紙(或等同品)進行過濾、或以2 000～3 000 r/min的速度離心過濾10 min足以使上層清液清晰。將樣品放置。現在已經準備好用於GFAAS或ICP—MS分析的樣品。稀釋後的消解液大約含有5%(v/v)的HN03。分析時，應留出適當的體積，以加入任何需要的試劑或基體改進劑。
4 如採用FAAS或ICP—AES分析樣品時，參考上述步驟按以下步驟進行：
4．1 向第6．3．4節中得到的消解樣品中加入10 HlL的濃HCl，蓋上一片玻璃表面皿或蒸汽回流裝置。將樣品放到加熱源上，在(95±5)℃時回流15 vain。
4．2採用瓦特曼41號濾紙(或等同品)過濾消解物，並將濾液裝入100 H1L的容量瓶中。定容好，採用FAAS或ICP—AES進行分析。
5 必要時可以採用以下步驟來提高銻、鋇、鉛和銀的溶解度和回收率。這些步驟是可選步驟，不是常規方法中的必需步驟。
5．1 向1.2 g(濕重)樣品或1 g(乾重)樣品中加入2．5—1lL濃HNO3和10 mL濃HCl，蓋上一片玻璃表面皿或蒸汽回流裝置。將樣品放到加熱源蒸汽回流15min
5．2 用瓦特曼41號濾紙(或等同品)過濾消解物，將濾液裝入100 mL的容量瓶中。仍然在通風櫥中清洗濾紙，先用<5 mL的熱(95℃左右)HCl，然後用20mL熱的(95 ℃左右)試劑水。同樣將清洗液裝入100mL的容量瓶。
5．3將濾出物和殘餘物從漏斗中移除，放回容器中。加入5 mL濃HCL，將容器放回到加熱板上，在(95±5)℃的溫度下加熱直到濾紙溶化。把容器從加熱板上拿下，用試劑水清洗蓋子和瓶壁。過濾殘餘物，同樣將濾出液裝入100 mL的容量瓶中。讓濾出液冷卻，然後稀釋溶液。
5．4如果燒瓶的瓶底上形成沉澱物，加入10 mL濃HCL溶解沉澱物。當沉澱物溶解後，用試劑水稀釋溶液。採用FAAS或ICP—AES來進行分析。
6 計算
6．1根據樣品的實際重量來報告測定的濃度。如果想要採取乾重分析法，那么要提供樣品中的固體百分比。
6．2如果想要知道固體百分比，那么要對均質等分樣品進行單獨的固體百分比測定。
質量控制
淤泥樣品會含有多種的基體類型，每一種都有它們自己的分析難點。應該根據第7節給出的質量控制需求對加標樣品和任何相關的標準參考材料進行處理，以便幫助確定本方法是否適用於給定的樣品。
在處理每批樣品時，都要按照一定的頻率來進行方法空白，方法空白應包括樣品的整個前處理階段和分析過程。如果樣品已經被污染，那么在測定時將會用到這些空白。
要在常規基礎上處理重複性的加標樣品，要對新樣品的基體隨時進行分析。重複的加標樣品用來測定精確度和偏差。不過當要對新樣品的基體隨時進行分析時，5%加標測試頻度(每批一個)是被推薦的值。
注意事項
需要用酸的所有步驟都要在通風櫥中進行，由受過訓練的專業人員操作並使用適當的實驗室安全設備。鼓勵採用酸蒸氣洗滌系統將廢棄物降至最低。
在6．5步驟中冷卻初級和/或次級濾出液時，溶解度對溫度敏感的高濃度的金屬鹽會導致沉澱物的形成。如果冷卻時燒瓶中出現沉澱物，不要稀釋溶液。
某些樣品可能會超出銀、鋇、鉛和銻的線性範圍上限。如果這個範圍被超出有一種合理的可能性，或者是一個樣品的分析結果超出了這個上限值，那么要在整個步驟中減少稱樣量進行重新分析。
