基于MP-AES的水体中重金属在线监测系统研究

【摘要】：近年来随着经济的快速发展,大量污水或废水未经处理就排入到自然环境中,对水环境造成严重的污染,同时也会给人们的身体健康带来严重危害。重金属在水体中具有分布范围广、持续时间长、污染隐蔽性及高毒性等特点,通常是水质监测的重要指标。现有的重金属在线检测装置存在耗时长、对操作人员要求高、测定元素有限等缺点,因此,研究前处理简单、快速、准确、能同时检测水体中多种重金属元素的在线分析系统具有重要意义,能够及时预警水体中的重金属污染,并节省人力和物力成本。本论文开发了一套基于微波等离子体发射光谱仪(MP-AES)的水体中重金属在线监测系统,该系统由闪蒸模块、标准加入模块、过滤模块和MP-AES等部分组成。论文对每个组成模块的功能、原理、以及整个系统的流路和加标过程均进行了详细的描述,对系统的灵敏度进行了优化,探讨了消除基体干扰的方法,并对每种元素的测定波长进行了选择,既保证强度的同时也避免其他元素的干扰。根据元素分析与出峰的难易程度优化了每种元素的积分时间。为了使各元素的检出限能够达到地表水环境质量标准(GB3838-2002)要求,对系统的各项条件进行了详细的优化。首先对载气(N_2)纯度进行了测试,比较了不同氮气纯度下,各元素检出限的变化,并选择了最佳的氮气纯度。同时,增加了闪蒸模块进一步降低系统的检出限,有效提高了系统的灵敏度,能够对实际水样进行分析。完成了整个系统的设置与连接,对地表水环境质量标准(GB3838-2002)中19种元素的检出限进行了测定,其中15种元素检出限达到国标要求,Sb、Se、Be和Tl四种元素的检出限略高于国标规定值。Hg由于形态复杂且含量较低,无法使用该系统进行在线分析。使用实际水样进行了加标回收率以及长期稳定性的验证,大多数元素的回收率和长期稳定性良好。该系统不需要使用氩气和危险的乙炔气,而是直接利用空气中的氮气作为工作气体,不仅提高了系统的安全性而且降低了运行成本;该系统在分析过程中使用标准加入法,可有效避免不同水体的基质干扰,已成功应用于水样中重金属的全自动在线分析。