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电镀废水中测定镉的方法
作者:佚名 文章来源:南京蓝污环保 点击数: 更新时间:2019-11-22
 

    电镀废水中含有各种重金属元素且浓度较高,部分重金属元素属于第一类污染物。因此国家规定须在车间排放口设置永久性监控采样点。为了加强我省电镀污染物排放控制,减少和削减重金属污染物,保护和改善水环境质量,促进电镀工艺和污染治理技术的进步,浙江省于2018年9月出台了《电镀污染物排放标准(征求意见稿)》,其中规定总镉的排放限值为:太湖流域0.01mg/L,非太湖流域0.03mg/L。电镀废水各项重金属指标采用地方标准推荐。

    监测方法,总镉推荐的监测方法为《水质65种元素的测定电感耦合等离子体质谱法》HJ700—2015与《水质镉的测定双硫腙分光光度法》GB7471-87,其他国家认定现行有效的检测标准方法同样适用。上述两类方法的检出限都满足评价标准要求,ICP-MS等大型分析仪器对实验人员操作要求较高,分光光度法对操作繁琐,使用有毒有害化学试剂对实验分析人员存在安全风险,同时为适应突发环境污染的应急监测,需要做到快速大量获取定性定量数据,甚至是现场开展监测。因此,开发应用先进重金属检验检测技术,来弥补传统监测方式方法不足,节约测试成本,节省检测时间,简便操作,减少实验人员操作安全风险等显得尤为迫切。迄今为止,国内相关学者对免疫学方法检测重金属技术做了大量深入研究。
    笔者分析比较了电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)与间接竞争酶联免疫吸附法(icELISA)检测电镀废水重金属Cd含量,icELISA法都有其自身具有高灵敏度,准确,迅速,简单易操作,高通量高选择性,检测成本较低等优势。在企业自行监测,重点污染源例行监测,执法监测中具有潜在应用价值。

    1、实验部分
    1.1、主要仪器与试剂
    电感耦合等离子体发射光谱仪:ICP-AES6500DUO,美国赛默飞世尔(ThermoFisher)有限公司产品;酶标仪:BioRad公司iMarkMicroplateReader。
    聚偏氟乙烯(PVDF)滤膜:孔径为0.45μm,上海君翼仪器设备有限公司;
    镉单元素标准溶液:100μg/mL,北京有色金属研究总院;
    硝酸、双氧水:优级纯,国药集团化学试剂有限公司;
    Cd的自制完全抗原由载体蛋白钥孔戚血蓝素(KLH),中间化合物为双功能螯合剂。CdELISA试剂盒:购于浙江莱克生物技术公司,包含包被羊抗兔抗体的96微孔板,PBS抗体稀释液,辣根过氧化物酶HRP标记的Cd标记物溶液,兔抗EDTA-重金属抗体溶液,底物,盐酸停止液及清洗液;
    实验用水:Milli-QAcademic实验室超纯水仪,美国密理博公司。

    1.2、实验方法
    1.2、1ICP-OES法
    等离子体发射光谱仪工作条件见表1,选择信背比较高,干扰较少的Cd228.8nm为分析谱线。采集样品性状为无色、透明、澄清。由于测定样品溶解态重金属镉,非总镉,因此无需经过样品消解,取25mL样品经0.45μmPVDF滤膜过滤后,加入5mlL50%HNO3(V/V),用超纯水定容至50mL,使待测样品与标准曲线溶液进行基体匹配,样品制样完毕上机待测。ICP-OES开机预热45min,进去离子水,待仪器处于最佳状态后进行样品分析。样品质量控制按照《水质32种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法》HJ776—2015执行。

    1.2.2、icELISA法
    根据实验操作说明书,具体测定步骤为:取5.0g/LEDTA与配置的Cd标准溶液混匀常温保存备用。取已包被,封闭完全的96微孔板,加入EDTA混匀的金属标准溶液50μL;加入50μL,PBS稀释的抗体溶液,手工震荡孵育30min,洗涤5次吸水纸拍干;加入酶标二抗100μL,手工震荡孵育30min,洗涤5次吸水纸拍干,加TMB底物溶液显色,即可加入50μL盐酸终止反应,在450nm下测量各微孔的光密度值。
    显色抑制率(Ir)来表征间接竞争酶联免疫吸附法测试样品对抗体显色效果,计算方法如式(1)。以Ir为纵坐标,EDTA-重金属标准浓度的对数值为横坐标,在半对数表中拟合ic-ELISA标准工作曲线。计算每个样品的Ir值应该标准工作曲线范围内。若吸光值不在工作曲线范围内,应取适量稀释。

    式中Amax为不含EDTA-重金属的阴性对照OD450nm值,Asample为样品光密度值,Amin为空白微孔光密度值。

    2、结果与讨论
    2.1、ICP-OES与icELISA的标准工作曲线与方法检出限依据《环境监测分析方法标准制修订技术导则》(HJ/T168—2010)附录A(规范性附录)中方法检出限的一般确定方法,取0.05、1.00、5.00、8.00、10.0、20.0mg/L的Cd标准溶液进行测定,各浓度样品平行测定3次,取平均值。图1分别绘制了ICP-OESCd的标准曲线与icELISACd的半对数线性拟合方程。从图1中可以看出,Cd相关系数rICP-OES=0.9998、rICELISA=-0.9954,相关系数绝对值均大于0.995。取0.02mg/L低浓度标准样品重复测定7次,经计算CdICP-OES与icELISA的方法检出限皆为0.005mg/L,测定下限0.02mg/L。

    2.2、icELISA与ICP-OES精密度比较
    取适量100mg/LCd标准溶液具塞比色管稀释并定容,配成低(2.00mg/L)、中(10.0mg/L)、高(18.0mg/L)3组浓度的Cd标准溶液,每组浓度标准样品重复测定6次,计算RSD值,结果见表1。由表1可见,icELISA与ICP-OES测定Cd的相对标准偏差分别为1.20%~7.32%,0.22%~2.47%。RSD均小于10%说明该方法精密度好。icELISA与ICP-OES两种检测方法比较,icELISA测定低浓度重金属RSD较大,中、高浓度的RSD与ICP-OES法相当。

    2.3、ICP-OES与icELISA准确度比较
    配制100mg/L的Cd标准溶液加标回收试验进行准确度验证。取空白溶液和电镀车间出水加标,加标量100μg,用样品具塞比色管定容至100mL待测。平行测定两次计算均值。测定结果见表2,空白样与实际废水样ICP-OES与icELISACd的加标回收率分别在98.7%~108.3%,108%~119.3%,两种方法均具有良好的准确性。

    2.4、实际样品测试
    本市辖区电镀基地重点污染源例行监督性监测A、B、C车间排放口水样溶解态Cd含量进行icELISA现场筛查并将样品带回实验室ICP-OES分析验证。污水处理厂排放口样品均无色澄清,杂质较少。所有样品经0.45μm醋酸纤维膜过滤后待测。试验结果如表3所示,实际样品Cd含量测定结果均小于检出限,未超过浙江省地方标准《电镀污染物排放标准(征求意见稿)》总镉0.03mg/L的限值。但是,由于现场无法进行样品消解,测定结果仅代表样品中溶解态重金属含量。因此,仍须将样品带回实验室消解后测定确认是否满足排放标准要求。

    2.5、ICP-OES与icELISA方法优缺点比较
    从仪器检测的线性范围,灵敏度,检测结果的稳定性、准确性,实验人员要求,检测速率与成本等几个方面比较两种分析方法的优势。结果如表4所示,ICP-OES属于大型分析仪器对实验室环境与操作人员要求比icELISA高;ICP-OES设备昂贵,单个样品分析时间约2min。因此在待测样品数量较多的情况下,ICP-OES相对icELISA未体现出成本与检测速率优势。相反,icELISA所需设备简单,方便携带,可弥补大型仪器在现场筛查时的短板,有利于企业开展自行监测,同时也有利于现场环境执法与监督筛查。

    3、结论
    比较分析了ICP-OES与icELISA两种分析方法测定电镀基地车间排放口溶解态重金属Cd。在0~20mg/L范围内,Cd的相关系数均大于0.995,加标回收率在85%~125%,方法精密度、准确度较好,方法检出限0.005mg/L。icELISA的痕量检测能力ICP-OES相当。间接竞争酶联免疫吸附法测定电镀基地车间排放口出水中溶解态重金属Cd方便快捷。可以满足大批量快速筛查检测的需要。

    作者:金跃斯

 

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