ICP-AES法测定造纸污泥中金属元素

第３０卷，第１期光谱学－ｑ光谱分析

２０１ｖ０１．３０，Ｎｏ．１，ｐｐ２５５—２５８０年１月ＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓＪａｎｕａｒｙ，２０１０

ＩＣＰ－ＡＥＳ法测定造纸污泥中金属元素

刘贤淼１，江泽慧孙，费本华１，任海青３，傅峰３

１．国家林业局北京林业机械研究所，北京１０００２９

２．围际竹藤网络中心，北京１００１０２３

３．中国林业科学研究院术材工业研究所，北京１０００９１

摘要金属元素，特别是重金属元素是造纸污泥资源化利用需要考虑的因素。采用ＩＣＰ－ＡＥＳ法测定安徽山鹰纸业２种造纸污泥，福建青山纸业１种造纸污泥，福建中竹纸业１种造纸污泥的１７种金属元素。结果显示，４种造纸污泥都含有不同鼍的金属元素，其中Ａｌ和Ｃａ的含最最大，既有毒性较大的重金属，如Ｃｒ，也有过量才具有毒性的金属，如Ｆｅ，还有对植物生长有益的Ｐ和Ｋ等。福建中竹纸业污泥各元素的回收率为９４．４％～１０７．３％。重金属元素含量低于国家标准ＧＢ／４２８４－－８４《农用污泥中污染物控制标准》。重金属含量的顺序为：福建中竹纸业＜福建青ｌＩＪ纸业污泥＜安徽山鹰纸业污泥。此测定结果叮为造纸污泥的资源化利用，尤其是土地利用和肥料利用提供霞要的理论参考。

关键词造纸污泥；ＩＣＰ－ＡＥＳ法；金属元素；重金属元素；资源化利用

中图分类号：Ｘ７９３文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－０５９３｛２０１０）０１—０２５５—０４

枵染物控制标准》对污泥农用重金属元素做了明确的规定。

引言相对于其他测定金属元素的分析方法，电感耦合等离子体发

射光谱法（ＩＣＰ－ＡＥＳ）具有灵敏度高、分析速度快，线性范围

随着造纸工业的迅速发展，造纸工业也成为我国污染环宽，能够多元素同步测定等特点【Ｉ¨。境的主要行业之一。根据目前我国的技术状况，造纸行业能本文利用ＩＣＰ－ＡＥＳ法对安徽山鹰纸业２种造纸污泥，福达到污水排放标准，但现在的问题是随意丢弃污泥会产生二建青山纸业１种造纸污泥。福建中竹纸业１种造纸污泥的金次污染。造纸污泥资源化利用是污泥处理与处置的方向之属元素进行测定，为造纸污泥的资源化利用，尤其是土地利

一。目前，国内外在造纸污泥资源化方面做了许多研究，包用和肥料利用提供重要的参考依据。括土地利用【ｌ棚、肥料利用［４－ｓ］、制造各种材料［７钉等。目前，

研究主要集中在造纸污泥利用的工艺及处理过程上，国内外１材料和方法

对造纸污泥中金属元素的研究仍然少见。重金属污染是当前

环境恶化的主要指标之一。土壤重金属污染足指人类活动将１．１材料

重金属加入到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于原有造纸污泥：取安徽ＩＪＪ鹰纸业２种造纸污泥，分别为污水含量，并造成生态环境恶化的现象。环境污染方面所指的重处理工艺改进前（ＳＳｌ）和改进后（ＳＳ２）的污泥，其中脱墨污泥金属主要指对农作物和人畜生物毒性显著的Ｈｇ，ＣＡ，Ｐｂ，占９０％以上；福建青山纸业造纸污泥（ＱＳ），其中木浆污泥Ｃｒ以及类金属Ａｓ，还包括具有毒性的Ｚｎ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｎｉ和Ｖ占６０％以上，草浆及脱墨污泥各占２０％；福建中竹纸业造纸等污染物，后者在常量下对作物和人体是营养元素，过量时污泥（ＺＳ），其中竹浆污泥占６０％，草浆和木浆污泥各占则出现危害，加强土壤污染的化学及生态研究对推动绿色食２０％。取少量烘干污泥在电炉炭化６ｈ至无烟，高温马弗炉品和生态农业的发展具有重要意义［１…。造纸污泥中金属元８００℃灼烧６ｈ成厌分，置于千燥器中备用。素，尤其是重金属元素足造纸污泥资源化利用中需要考虑的１．２仪器

污染物之一。造纸污泥资源化利用过程，尤其是土地利用和美国ＪＡｌｌＯ型电感耦合等离子体发射光谱仪。波长范围肥料利用过程中重金属被植物吸收，通过食物链进入人体是为１６５～８７２啪；射频功率为１１００ｗ；入射夹缝为１８ｍｉｌｌ；造成危害的主要途径。国家标准ＧＢ／４２８４－－８４《农用污泥中出射夹缝为７９ｍｉｌｌ；雾化气流量为０．８Ｌ?ｍｉｎ叫；辅助气流收稿Ｂｉｎ：２００９－０２－０２，修订日期：２００９－０５－０６

基金项目：国家林业局“９４８”项目（２００５—４—７４）和“十一五”支撑项目（２００６ＢＡＤｌ９８０７０６）资助

作者简介：刘贤淼，１９７８年生，国家林业局北京林业机械研究所博士后ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｘｍ２０６＠１６３．ＣＯＬＤ．＊通讯联系人万　方数据

２５６

光谱学与光谱分析

第３０卷

量为０．２Ｌ?ｍｉｎ＿１；冷却气流量为１５Ｌ?ｒａｉｎ一；载气压力为０．２５ＭＰａ；观测模式为轴向。

美圈Ｍｉｌｌ－Ｑｓ超纯水器。Ｉ．３试剂

多元素混合标准溶液储备液，由美国ＳＰＥＸ公司提供。１．４方法

根据ＪＹ／Ｔ０１５—１９９６感耦离子体发射光谱方法通则。在ＩＣＰ－ＡＥＳ仪器最佳工作条件下，绘制各元素的标准工作曲线，根据标准工作曲线分别对样品进行测定。

２结果和分析

２．１元素分析线选择与仪器检出限

该仪器是【司定通道，因此被测元素的分析谱线已确定。仪器检出限是测馈卒白溶液标准偏３倍时所对应的分析物浓度。各元素分析谱线和检出限见表１。

Ｔａｂｌｅ１Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｌｉｍｉｔｓ

２．２污泥中金属元素测定

通过ＩＣＰ－ＡＥＳ法测得安徽山鹰纸业２种造纸污泥，福建青山纸业１种造纸污泥，福建中竹纸业１种造纸污泥的１７种金属元素，见表２。结果显示，４种造纸污泥都含有不同量的金属元素，既有毒性较大的重金属，如Ｃｒ，也有过鼍才具有毒性的金属，如Ｆｅ，还有对植物生长有益的Ｐ和Ｋ等，其中Ａｌ和Ｃａ的含量较大，两者主要来源子造纸过程的填料［１２］。４种造纸污泥灰分占干污泥的比例分别为５０．１５％，５１．９６％，２２．０４％，１４．４４％，通过换算得出千污泥中对人体危害较大重金属元素含茸，并与国家标准ＧＢ／４２８４—８４《农用污泥中污染物控制标准》中规定最严格的酸性土壤蕈金属离子最高含量进行比较，结果见表３。结果显示，造纸污泥毒性较大的ｃｒ和Ｐｂ含量远低于国家标准；而Ｃｕ，Ｎｉ，ｚｎ含鼍也低于国家标准，属于常繁范闹彳ｆ利于植物的生长；Ｆｅ和Ｍｎ也是植物生长必须的元素，国家标准未对Ｆｅ和Ｍｎ含

万　

方数据量作｝ｎ规定。福建中竹纸业和福建青Ｉｆｌ纸业污泥的重金属含量普遍低于安徽…鹰纸业污泥，这是由于安徽山鹰纸业大量使用的是废纸作为原料的污泥，废纸中的油墨及各种杂质含有大母苇金属污染物。福建中竹纸业污泥的重金属含量大多比福建青山纸业略低，也说明了，竹浆中剪金属离子小于木

浆和草浆。霞金属对人体危害极大，特别是对动物及人体肝

脏、肾脏、脑等一些重要的器官和组织损害更大，主要包括Ｃｒ，ｓｂ．Ｃａ，Ｐｂ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｎｉ和Ｔｉ等。重金属不能被牛物降解，相反却能在食物链的生物放大作用下，成千百

倍地富集，最后进入人体。重金属在人体内能和蛋白质及酶

等发牛强烈的相瓦作用，使它们失去活性，也町能在人体的某些器官中累积，造成慢性中毒。日前隹活中重金属主要来源有工业“＝：废”、含有重金属的农药和化肥污染、海洋生物富积作用、汽车尾气的污染以及食品生产过程中被不合格的

包装材料及加ｒ设备污染等［１３３。这些污染大都町以直接通

过食物链或者呼吸道进入人体产生危害。造纸污泥的蘑会属元素进行测定，为造纸污泥的资源化利用，尤其是土地利用和肥料利用提供重要的参考依据。

ＴａｂＩｅ２

Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆ１７ｍｅｔａｌｅｌｅｍｅｎｔｓ

ｉｎｐａｐｅｒ

ｓｌｕｄｇｅ（ｐｇ?ｇ－１）

注：“一”表示未检出

Ｔａｂｌｅ３

Ｈｅａｖｙ

ｍｅｔａｌｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｃｏｎｔｒａｓｔｔｏ

Ｎａｔｉｏｎａｌ

ＳｔａｎｄａｒｄＱｚｇ?ｇ＿１）

注：“一”表示末检出或国家标准ＧＢ４２８４，８４《农用污泥中污染物控制标准》

未做规定

第１期光谱学与光谱分析２５７２．３样品加标回收实验

根据福建中竹纸业造纸污泥样测定浓度将元素分为两

组：（ｊ１）Ｋ。Ｍｎ，Ｐ，Ｓｒ，Ｚｎ。加标方法：１ｍＬ溶液＋ｏ．５ｒｒｌＬ３结论

标准溶液＋０．５ｍＬ水；（Ｊ２）Ａ１，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｎａ。加标方法：

０．３５ＩＩｌＬ溶液＋ｏ．６５ｍＬ水＋１ｍＬ标准溶液。测定儿和Ｊ２综上分析，ＩＣＰ－ＡＥＳ法测定安徽山鹰纸业２种造纸污液中的元素浓度，结果见表４，各元素的回收率为９４．４％～泥，福建青山纸业１种造纸污泥，福建中竹纸妲１种造纸污１０７．３％，说明实验数据是町靠的。泥的１７种金属元素。结果显示，４种造纸污泥都含有不同量

的金属元素，既有毒性较大的重金属，如ｃｒ，也有过量才具

Ｔａｂｌｅ４Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｒｅｃｏｖｅｒｉｅｓ有毒性的金属，如Ｆｅ，还有对植物牛长有益的Ｐ和Ｋ等，其

中ＡＪ和Ｃａ的含量最大。福建中竹纸业污泥各元素的回收率

为９４．４％～１０７．３％，说明实验数据是可靠的。福建中竹纸

业和福建青山纸业污泥的重金属含肇普遍低于安徽山鹰纸业

污泥。重金属元素含昔低于国家标准ＧＢ／４２８４－－８４《农用污

泥中污染物控制标准》，虽然它们的含量较低，但在土壤中

会造成积累和污染。因此，造纸污泥农用或用作土壤调节

剂，其对生态环境的长期影响还有待进一步研究。

致谢：本论文实验部分是由南京大学现代分析中心承

担，在此对给于实验及分析帮助的胡忻老师和检测人员表示

感谢！