B:電感耦合等離子體質(zhì)譜法
C:石墨爐原子吸收光譜法
D:火焰原子吸收光譜法
E:原子熒光法
從上表中可以看出,如果想解決固體廢物和危險廢物中所有的無機金屬元素檢測,最理想的情況是將上述六種方法對應(yīng)的設(shè)備都配齊,并且有相匹配的技術(shù)人員人數(shù)。但現(xiàn)實并沒有這么理想,目前在整個危險廢物經(jīng)營行業(yè)中能夠具備這樣實力的單位很少。大多數(shù)的企業(yè)從資金到人員的配備上都很難滿足6種大型儀器全部配齊的理想要求;基本上該行業(yè)的用戶希望能夠配置1-2種儀器,來滿足目前的樣品檢測需求;更理想的情況是,在這兩三種儀器的基礎(chǔ)上,還能夠通過簡單的增補配置和前處理等方式,繼續(xù)滿足未來可能擴展的潛在檢測需求。既然財力和人力都有限,那么應(yīng)該如何選擇配置儀器設(shè)備來最大程度上滿足現(xiàn)有的和未來的檢測需求呢?我們通過對六種分析儀器及方法的優(yōu)缺點的比較,來確定如何選擇合適的儀器組合。
電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)雖然能夠使得實驗室頓時“高大上”起來,但實際在元素分析中是它卻是一把“雙刃劍”,優(yōu)點鮮明——具有檢出限低、樣品通量大、可進行同位素分析等優(yōu)點,同時劣勢也很明顯:儀器本身購買的價格很高,儀器維護麻煩,成本高,樣品前處理要求苛刻,從試劑選擇到操作到人員技術(shù)能力再到實驗室環(huán)境都有非常高的要求。濃度較高的樣品,需要多次的稀釋,誤差會非常的大。目前國內(nèi)固體廢物、危險廢物處理行業(yè)還處于起步發(fā)展階段,技術(shù)人員和技術(shù)能力儲備能力以及購置儀器的資金均有限,所以大部分企業(yè)幾乎不一會配置ICP-MS。
原子吸收分光光度法(AAS)作為經(jīng)典的元素分析方法,在單元素分析時有一定的優(yōu)勢,。例如火焰法分析速度快,精密度好,石墨爐法檢出限低,可以直接固體或懸浮液進樣等。但受限于元素燈一次只能分析一個元素,多元素檢測時分析效率將大大降低。并且火焰法由于原子化溫度不高,同時檢出限相對于其他方法高,一般為mg/L(mg/kg)~百分含量,難以滿足部分元素的檢測需求。石墨爐法由于單個元素分析時間長(每個數(shù)據(jù)每個元素約4分鐘)、數(shù)據(jù)結(jié)果精密度較差(1~5%)、線性動態(tài)范圍小(102),制約了該技術(shù)的推廣,目前只在個別元素分析上有一定的優(yōu)勢。固體廢物和危險廢物處理行業(yè)需要篩查大量樣品,鑒別的元素種類較多,而大樣品量多元素同時分析恰好是原子吸收分光光度法劣勢,所以不建議配置原子吸收分光光度計為實驗室常規(guī)分析儀器。
原子熒光分光光度法(AFS)是目前分析砷、汞等重金屬元素最理想的方法,但除了這幾種重金屬元素以外的元素分析,原子熒光分光光度法就顯得無能為力。所以原子熒光分光光度計可以作為砷、汞等重金屬元素的專用儀器進行配置。
電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-OES),采用高溫等離子體作為原子化器,不需要元素燈,可真正實現(xiàn)多元素同時測定。目前主流市場上的ICP-OES又可分為順序掃描型(又叫單道掃描型)和全譜直讀型。順序掃描型(單道掃描型)ICP-OES存在運動部件,即步進電機;分析時需要針對所選擇的元素譜線一個一個分析,整體分析速度較慢,通常為5~8個元素/分鐘;信號和背景(或者干擾)不是在同一時刻采集的,測量準確性較差,另外因為檢測使得時間長,導致整個分析過程中氬氣的消耗量較高,這對于實驗室來說,是一筆不小的開支;
如果采用順序掃描型ICP-OES進行危險廢物行業(yè)多元素分析,必然存在以下幾個問題:
1. 操作繁瑣,整個檢測過程需要先測量標液、再測量樣品、再測量標液,非常浪費時間。
2. 單道掃描需要依次讀取每一個波長的數(shù)據(jù),測量時間跟測量波長數(shù)量有關(guān),多個元素的測量會需要大量的時間,工作效率低。
3. 危險廢物行業(yè)的樣品往往需要選擇多個波長的測量結(jié)果進行分析,以確定一個不受干擾的波長作為測量波長,不同基質(zhì)的樣品最優(yōu)的波長都不一樣,因此每批樣品都需要進行最優(yōu)波長確認,耗時耗錢。
4. 危險廢物行業(yè)往往需要篩查大量樣品,如果一個樣品檢測時間多一倍,那么對于幾十上百的樣品,檢測時間上的差距就更大了。不僅浪費水浪費氬氣,而且還會嚴重影響效率。
全譜直讀型ICP-OES采用中階梯光柵分光系統(tǒng),具有高分辨率和色散率,無運動部件,多元素多波長同時分析時只需1~2分鐘,其檢測速度、重復性、穩(wěn)定性都有很大的提高。
相對于原子吸收分光光度法和紫外可見分光光度法,多元素快速測量才是ICP-OES真正的優(yōu)勢所在。單道掃描型ICP-OES的缺點在于操作繁瑣,時間長,對于快速多元素測量影響特別大,因此全譜直讀型ICP-OES儀器更適合危險廢物鑒別的應(yīng)用。
分光光度法檢測六價鉻具有其他方法不具備的優(yōu)勢,檢出限比火焰原子吸收低(檢測范圍0.004mg/L~1.00mg/L),采購、運行和維護成本比石墨爐原子吸收法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法低(不需要消耗石墨管和氬氣)。
綜上所述,在固體廢物和危險廢物處理行業(yè)應(yīng)用中,大量樣品篩查和多元素鑒別時電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀應(yīng)作為第一選擇儀器,原子吸收分光光度計可以作為第二次能力補充或提升時進行配置。而原子熒光分光光度計和紫外可見分光光度計作為砷、汞等重金屬元素和六價鉻分析的專用儀器配置。
當然,以上只是我們通過分析推薦測檢測配置,如果有些固廢處理企業(yè)存在某些特殊元素或者資金實力雄厚的情況,大可以根據(jù)自己的喜好和側(cè)重來選擇儀器配置。
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