水監(jiān)測(cè)第四節(jié)樣品的預(yù)處理課件

1、第二章 水體監(jiān)測(cè)第四節(jié) 樣品的預(yù)處理一、水樣的預(yù)處理二、底質(zhì)樣品的預(yù)處理 為什么要進(jìn)行預(yù)處理環(huán)境水樣所含組分復(fù)雜，并且多數(shù)污染組分含量低，存在形態(tài)各異，所以在分析測(cè)定之前，往往需要進(jìn)行預(yù)處理，以得到欲測(cè)組分適合測(cè)定方法要求的形態(tài)、濃度和消除共存組分干擾的試樣體系。 預(yù)處理的目的破壞有機(jī)物溶解懸浮性固體將各種價(jià)態(tài)的欲測(cè)元素氧化成單一高價(jià)態(tài)或轉(zhuǎn)變成易于分離的無(wú)機(jī)化合物。 第四節(jié) 樣品的預(yù)處理一、水樣的預(yù)處理(一) 水樣的消解(二) 富集與分離水樣預(yù)處理的原則：最大限度去除干擾物回收率高操作簡(jiǎn)便省時(shí)成本低、對(duì)人體和環(huán)境無(wú)影響(一)水樣的消解圖2.9 消解用微波爐 濕式消解法 1. 硝酸消解法 對(duì)于較

2、清潔的水樣，可用硝酸消解。 2. 硝酸-高氯酸消解法 兩種酸都是強(qiáng)氧化性酸，聯(lián)合使用可消解含難氧化有機(jī)物的水樣。 3. 硝酸-硫酸消解法 兩種酸都有較強(qiáng)的氧化能力，其中硝酸沸點(diǎn)低，而硫酸沸點(diǎn)高，二者結(jié)合使用，可提高消解溫度和消解效果。常用的硝酸與硫酸的比例為52。 4.硫酸-磷酸消解法 兩種酸的沸點(diǎn)都比較高，其中硫酸氧化性較強(qiáng)，磷酸能與一些金屬離子如Fe3+等絡(luò)合，故二者結(jié)合消解水樣，有利于測(cè)定時(shí)消除Fe3+等離子的干擾。 5.硫酸-高錳酸鉀消解法 該方法常用于消解測(cè)定汞的水樣。高錳酸鉀是強(qiáng)氧化劑，在中性、堿性、酸性條件下都可以氧化有機(jī)物，其氧化產(chǎn)物多為草酸根，但在酸性介質(zhì)中還可繼續(xù)氧化。 6

3、.多元消解法 為提高消解效果，在某些情況下需要采用三元以上酸或氧化劑消解體系。例如，處理測(cè)總鉻的水樣時(shí)，用硫酸、磷酸和高錳酸鉀消解。 7.堿分解法 當(dāng)用酸體系消解水樣造成易揮發(fā)組分損失時(shí)，可改用堿分解法，即在水樣中加入氫氧化鈉和過(guò)氧化氫溶液，或者氨水和過(guò)氧化氫溶液，加熱煮沸至近干，用水或稀堿溶液溫?zé)崛芙狻?干灰化法 又稱高溫分解法。其處理過(guò)程是：取適量水樣于白瓷或石英蒸發(fā)皿中，置于水浴上或用紅外燈蒸干，移入馬福爐內(nèi)，于450550灼燒到殘?jiān)驶野咨?，使有機(jī)物完全分解除去。取出蒸發(fā)皿，冷卻，用適量2%HNO3（或HCl）溶解樣品灰分，過(guò)濾，濾液定容后供測(cè)定。 本方法不適用于處理測(cè)定易揮發(fā)組分（如

4、砷、汞、鎘、硒、錫等）的水樣。 （二）富集與分離富集 富集是分離的一種，即從大量試樣中搜集欲測(cè)定的少量物質(zhì)至一較小體積中，從而提高其濃度至其測(cè)定下限之上。分離 分離是將欲測(cè)組分從試樣中單獨(dú)析出，或?qū)讉€(gè)組分一個(gè)一個(gè)地分開(kāi)，或者根據(jù)各組分的共同性質(zhì)分成若干組。 氣提、頂空和蒸餾法 1.氣提法 該方法基于把惰性氣體通入調(diào)制好的水樣中，將欲測(cè)組分吹出，直接送入儀器測(cè)定，或?qū)胛找何崭患笤贉y(cè)定。 圖2.10 測(cè)定硫化物的吹氣分離裝置示意圖 2.頂空法 該方法常用于測(cè)定揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）水樣的預(yù)處理。例如，測(cè)定水樣中的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）或揮發(fā)性無(wú)機(jī)物（VICs）時(shí)，先在密閉的容器中裝入

5、水樣，容器上部留存一定空間，再將容器置于恒溫水浴中，經(jīng)一定時(shí)間，容器內(nèi)的氣液兩相達(dá)到平衡。式中：K預(yù)測(cè)組分在兩相中的分配系數(shù)；兩相體積比；XG平衡狀態(tài)下預(yù)測(cè)物X在氣相中的濃度；XL平衡狀態(tài)下預(yù)測(cè)物X在液相中的濃度；VG氣相體積；VL液相體積。欲測(cè)物氣相中的平衡濃度XG和水樣中原始濃度XL0之間的關(guān)系： 3.蒸餾法 蒸餾法是利用水樣中各污染組分具有不同的沸點(diǎn)而使其彼此分離的方法，分為常壓蒸餾、減壓蒸餾、水蒸汽蒸餾、分餾法等。圖2.11 揮發(fā)酚和氰化物蒸餾裝置示意圖圖2.12 氟化物水蒸氣蒸餾裝置示意圖 萃取法 1.溶劑萃取法 溶劑萃取法是基于物質(zhì)在互不相溶的兩種溶劑中分配系數(shù)不同，進(jìn)行組分的分離

6、和富集。式中：V水水相體積； D分配比； V有機(jī)有機(jī)相體積； E萃取率。公式圖2.13 萃取率與分配比的關(guān)系分配比D萃取率E / % 2.固相萃取法(SPE) 固相萃取法的萃取劑是固體，其工作原理基于：水樣中欲測(cè)組分與共存干擾組分在固相萃取劑上作用力強(qiáng)弱不同，使它們彼此分離。固相萃取劑是含C18或C8、腈基、氨基等基團(tuán)的特殊填料。圖2.14 膜片型固相萃取劑萃取裝置示意圖 吸附法 吸附法是利用多孔性的固體吸附劑將水樣中一種或數(shù)種組分吸附于表面，再用適宜溶劑、加熱或吹氣等方法將欲測(cè)組分解吸，達(dá)到分離和富集的目的。 離子交換法 該方法是利用離子交換劑與溶液中的離子發(fā)生交換反應(yīng)進(jìn)行分離的方法。離子交

7、換劑分為無(wú)機(jī)離子交換劑和有機(jī)離子交換劑兩大類，廣泛應(yīng)用的是有機(jī)離子交換劑，即離子交換樹(shù)脂。 操作程序物理吸附化學(xué)吸附 按照吸附機(jī)理分類交換柱的制備交換洗脫 共沉淀法 1. 利用吸附作用的共沉淀分離 共沉淀法系指溶液中一種難溶化合物在形成沉淀（載體）過(guò)程中，將共存的某些痕量組分一起載帶沉淀出來(lái)的現(xiàn)象。共沉淀現(xiàn)象在常量分離和分析中是力圖避免的，但卻是一種分離富集痕量組分的手段。 2. 利用生成混晶的共沉淀分離 當(dāng)欲分離微量組分及沉淀劑組分生成沉淀時(shí)，如具有相似的晶格，就可能生成混晶共同析出。 3. 用有機(jī)共沉淀劑進(jìn)行共沉淀分離 有機(jī)共沉淀劑的選擇性較無(wú)機(jī)沉淀劑高，得到的沉淀也較純凈，并且通過(guò)灼燒可

8、除去有機(jī)共沉淀劑，留下欲測(cè)元素。 二、底質(zhì)樣品的預(yù)處理 底質(zhì)樣品送交實(shí)驗(yàn)室后，應(yīng)在低溫冷凍條件下保存，并盡快進(jìn)行處理和分析。如放置時(shí)間較長(zhǎng)，則應(yīng)在約一20冷凍柜中保存。處理方法應(yīng)視待測(cè)污染物組分性質(zhì)而定，處理過(guò)程應(yīng)盡量避免玷污和污染物損失。(一) 底質(zhì)樣品的脫水 (二) 底質(zhì)樣品的篩分制備(三) 柱狀樣品處理(四) 底質(zhì)樣品的分解與浸提(一) 底質(zhì)樣品的脫水 底質(zhì)中含大量的水分應(yīng)采用下列方法之一除去。1. 自然風(fēng)干：待測(cè)組分較穩(wěn)定，樣品可置于陰涼、通風(fēng)處晾干。2. 離心分離：待測(cè)組分如為易揮發(fā)或易發(fā)生各種變化的污染物(如硫化物、農(nóng)藥及其他有機(jī)污染物)，可用離心分離脫水后立即取樣進(jìn)行分析，同時(shí)另

9、取一份烘干測(cè)定水分，對(duì)結(jié)果加以校正。3. 真空冷凍干燥：適用于各種類型樣品，特別適用于含有對(duì)光、熱、空氣不穩(wěn)定的污染物的樣品。4. 無(wú)水硫酸鈉脫水：適用于油類等有機(jī)污染物的測(cè)定。 (二) 底質(zhì)樣品的篩分制備將脫水干燥后的底質(zhì)樣品平鋪于硬質(zhì)白紙板上，用玻璃棒等壓散(勿破壞自然粒徑)。 剔除大小礫石及動(dòng)植物殘?bào)w等雜物(必要時(shí)取此樣品作泥砂顆粒粒徑分布分析)。樣品過(guò)20目篩，直至篩上物不含泥土，棄去篩上物，篩下物用四分法縮分，至獲得所需量樣品(四分法棄去的那部分樣品，也應(yīng)用另一瓶分裝備查)。用瑪瑙研缽(或瑪瑙粉碎機(jī))研磨至樣品全部通過(guò)80200目篩(粒度要求按項(xiàng)目分析方法確定，但對(duì)Hg、As等易揮發(fā)

10、元素和需要測(cè)低價(jià)鐵、硫化物等時(shí)，樣品不可用粉碎機(jī)粉碎)，裝入棕色廣口瓶中，貼上標(biāo)簽后取樣分析或冷凍保存待用。所用篩網(wǎng)材質(zhì)在測(cè)定金屬時(shí)應(yīng)使用尼龍制品，測(cè)定有機(jī)污染物時(shí)使用銅或不銹鋼制品。(三) 柱狀樣品處理柱狀樣品從管式泥芯采樣器中小心擠出時(shí)，盡量不要使其分層狀態(tài)破壞，按要求填寫好記錄，經(jīng)干燥后，用不銹鋼小刀刮去樣柱表層，然后按上述表層底質(zhì)方法處理。如為了了解各沉積階段污染物質(zhì)的成分及含量變化，可將柱狀樣品用不銹鋼制小刀沿橫斷面截取不同部位(如泥質(zhì)性狀分層明顯，按性狀相同段截??；分層不明顯，可分段截取。一般上部段間距小，下部段間距大)樣品分別進(jìn)行預(yù)處理及測(cè)定。(四) 底質(zhì)樣品的分解與浸提1.選擇樣品分解方法的原則2.全分解方法3.浸溶法4.其它消解方法1選擇樣品分解方法的原則(1) 監(jiān)測(cè)目的：樣品分解方法隨監(jiān)測(cè)目的的不同而異。 (2) 元素的性質(zhì)(3) 試液介質(zhì)對(duì)測(cè)定的影響：經(jīng)過(guò)樣品分解制備的試液必須對(duì)以后的測(cè)定沒(méi)有干擾，或干擾很小，且易于消除。 2全分解方法(1)