電池中汞、鎘,、鉛含量的測定

時間：2022-7-7 閱讀：3800

前言：

廢舊電池的危害主要集中在電池所含的三種重金屬物質(zhì)上,，這三種有毒物質(zhì)是汞、鎘和鉛,。廢舊電池被隨意丟棄后經(jīng)過長期磨損和腐蝕,，電池內(nèi)部的重金屬有毒物質(zhì)就會泄露出來，通過各種途徑進入人類的食物鏈,，對人體及生態(tài)環(huán)境造成不同程度的危害。

汞就是我們俗稱的水銀,汞是毒性*的重金屬之一,汞和汞化物都有毒,，科學家發(fā)現(xiàn),，汞具有明顯的神經(jīng)毒性，此外對內(nèi)分泌系統(tǒng),、免疫系統(tǒng)等也有不良影響,，兒童更易受害。

鎘在人體內(nèi)極易引起慢性中毒,，是一種毒性很大的重金屬,，主要病癥是肺氣腫、骨質(zhì)軟化,、貧血,，很可能使人體癱瘓。含鎘的礦山廢水污染了河水及河兩岸的土壤,、糧食,、牧草、通過食物鏈進入人體而慢慢積累,，在腎臟和骨骼中,。會取代骨中鈣，使骨骼嚴重軟化,，骨頭寸斷,；鎘會引起胃臟功能失調(diào),，干擾人體和生物體內(nèi)鋅的酶系統(tǒng)，使鋅鎘比降低,，而導致高血壓癥上升,。

而鉛進入人體后最難排泄，它干擾腎功能,、生殖功能,。

本文以GB/T 20155-2018作為參考標準，使用北京浩天暉儀器有限公司生產(chǎn)的CAAM-2001C型原子吸收分光光度計,、AFS-100型原子熒光光度計,，對汞、鉛,、鎘三個元素進行檢測分析,，并將部分實驗經(jīng)驗進行分享，僅供參考,。

測定范圍:汞含量0.05μg/g~100mg/g;鎘含量1.0μg/g ~100mg/g;鉛含量5.0μg/g ~100mg/g,。

注:各元素的測定范圍下限隨儀器精度性能和試料溶液制備時稀釋倍數(shù)不同而不同。減小試料溶液總體積量或者增加試料稱樣量可以降低汞,、鎘,、鉛的測定范圍下限。例如,，在儀器精度性能滿足本標準要求的前提下,，當試料溶液總體積為“表1 電池質(zhì)量范圍、型號示例與加人的試劑量"中的一半量時,，測定范圍下限為：汞0.025μg/g,，鎘0.5μg/g，鉛2.5μg/g,；當試料溶液制備時稀釋倍數(shù)為5時(電池樣品質(zhì)量20g試料溶液總體積100mL),，測定范圍下限為：汞0.01μg/g，鎘0.2μg/g,，鉛1.0μg/g,。

試驗方法：

電池解剖后，用硝酸和鹽酸分解,、過濾制備試料溶液,。采用原子熒光光譜法測定汞含量,采用火焰原子吸收光譜法測定鉛、鎘含量,。

試驗條件：

環(huán)境條件：

除有特殊規(guī)定外,檢驗應在以下環(huán)境中進行:

a) 溫度:15℃~35℃,；

b) 相對濕度:30%~90%；

c) 大氣壓力:86 kPa~106 kPa,。

安全條件：

應采取適當防護措施,，防止造成人身傷害,。

應由有資格、有經(jīng)驗的技術(shù)人員進行測定,。

注：實驗室所用玻璃器皿用20-30%硝酸浸泡24小時以上,，用超聲波進行清洗，否則容易產(chǎn)生污染,。

1.原子熒光光譜法測定汞含量：

浩天暉AFS-100型原子熒光光度計

原理：

將電池解剖后用硝酸和鹽酸分解,、過濾制備試料溶液。在酸性介質(zhì)中,試樣中的汞被KBH₄還原為原子態(tài)汞,，由載氣(氬氣)帶入原子化器中,，在特制汞空心陰極燈照射下，基態(tài)汞原子被激發(fā)至高能態(tài),在去活化到基態(tài)時,發(fā)射出特征波長的熒光,，其熒光強度與汞含量成正比,。

載流液：鹽酸5%，優(yōu)級純,。

氫氧化鈉：優(yōu)級純,。

KBH₄：優(yōu)級純。

還原劑[1.5%KBH₄在0.5%氫氧化鈉溶液中]：稱取0.5g氫氧化鈉放入燒杯中,用少量去離子水溶解,，稱取 1.5g KBH₄放入氫氧化鈉溶液中,，溶解后用去離子水稀釋至100mL，此溶液用時現(xiàn)配,。

分別移取汞標準溶液0.00mL,、1.00mL、2.00mL,、5.00mL、10.00mL,、20.00mL于一組100mL容量瓶中.用載流液稀釋至刻度混勻,，即得汞質(zhì)量濃度分別為0.0、0.1,、0.2,、0.5、1.0,、2.0μg /L的標準系列溶液,。在儀器調(diào)節(jié)至最佳工作條件下,在還原劑和載流液的帶動下，測定標準系列溶液各點的熒光強度,。以汞質(zhì)量濃度(μg /mL)或汞量(μg)為橫坐標,，熒光強度為縱坐標，做工作曲線,。

測定條件：

原子熒光光譜儀參考工作條件,；光電倍增管負高壓270V,；燈電流30-40mA；載氣流量400mL/min,；屏蔽氣流量800mL/min,；原子化器高度8mm。

單道測量Hg元素,；

2.火焰原子吸收光譜法測定鉛,、鎘含量：

浩天暉CAAM-2001C型原子吸收分光光度計

原理：

將電池解剖后用硝酸和鹽酸分解、過濾制備試料溶液,。采用空氣-乙炔火焰原子吸收分光光度計，分別在波長228.8 nm和波長283.3nm處,測量鎘,、鉛的吸光度,。鎘、鉛的含量與吸光度成正比,。

1）,、200g/L的氯化鍶溶液配制：

稱取20g氯化鍶置于100ml容量瓶中，加入40ml超純水和40ml濃鹽酸鹽酸,，待氯化鍶溶解*后用超純水定容，搖勻備用,；

2）、5%硝酸鉀（或硝酸鎂）基體溶液配制：

稱取高純硝酸鉀50g置于1000ml燒杯中,，加入純水溶解后定容至1000ml；

注意：根據(jù)樣品稱樣量和定容體積確定,，只要保證和樣品溶液主含量一致就行,。

混合標準溶液配制（也可以按照濃度要求分別配制單元素標液）：

1）、準備5個100ml容量瓶,、一支20至200μl的微量移液器,、一支1至5ml的微量移液器，鉛,、鎘元素母液濃度均為1000μg/ml,；

2）、分別向5個容量瓶中加入0,、10μl,、20μl,、30μl、40μl鎘的母液,；0,、20μl、40μl,、80μl,、160μl鉛的母液；再加入5ml氯化鍶溶液,，然后用硝酸鉀（硝酸鎂）基體溶液定容,，搖勻備用。

鎘的濃度分別為0μg/ml ,、0.1μg/ml,、0.2μg/ml、0.3μg/ml,、0.4μg/ml,；

鉛的濃度分別為0μg/ml 、0.2μg/ml,、0.4μg/ml,、0.8μg/ml、1.6μg/ml,。

樣品處理：

單體電池樣品：

對于由1個單體電池構(gòu)成的電池,，稱量1個樣品電池并記錄其質(zhì)量m，200g≥m≥10g,，稱量精確至0.01g,；10g＞m≥1g，稱量精確至0.001g(小型扣式電池可稱量數(shù)只電池,，使總質(zhì)量達到1g以上),。

電池組樣品：

對于由n個(n為2個或2個以上)單體電池構(gòu)成的電池組，稱量并記錄電池組質(zhì)量為M₀(g)將電池組拆分為n個單體電池和電池組塑料或金屬外殼及極柱零件兩個測試樣品,，稱量并記錄樣品1即n個單體電池的總質(zhì)量M₁(g)；稱量并記錄樣品2即電池組朔料或金屬外殼及極柱零件的總質(zhì)量M₂(g),。稱量1個單體電池并記錄其質(zhì)量m(g),，(M₁=n·m)，100g≥m≥10g,，稱量精確至0.01 g,；10g>m≥1g,稱量精確至0.001g;將電池組塑料或金屬外殼及極柱零件用清潔的剪鉗、剪刀或其他適當工具剪切為尺寸3mm以下的顆粒試料,，稱量全部顆粒試料并記錄其質(zhì)量m,，精確至0.001g,。樣品1單體電池的汞或鎘或鉛單個元素含量的測定結(jié)果為w₁(μg/g)，樣品2即電池組塑料或金屬外殼及極柱零件的汞或鎘或鉛單個元素含量的測定結(jié)果為w₂(μg/g),則電池組的汞或鎘或鉛單個元素含量的測定結(jié)果為：

樣品溶液制備：

用清潔的剪鉗,、斜口鉗及鑷子或其他適當工具將電池*拆解,。將拆解后的電池(包括熱縮膜、金屬外殼及其所有內(nèi)容物)全部置于適當體積的燒杯中,。按表1的量加入水,、分次加入硝酸，反應平靜后加入鹽酸,，加熱微沸15min(注意勿使乙炔黑等物溢出燒杯),。稍冷，用定量濾紙過濾,用硝酸洗滌燒杯3次,洗滌濾紙和沉淀5次,濾液和洗液收集于容量瓶中(容量瓶體積參見表1),。冷卻后用水稀釋至刻度,搖勻即為試料溶液,。電池塑料或金屬外殼及極柱零件顆粒試料同法操作制備試料溶液。

注:質(zhì)量50g以上的電池,，如果試料消解溶液中不溶物顆粒細小過濾速度較慢,，可以使用砂芯抽濾漏斗裝置抽濾試料消解溶液收集濾液和洗液。

警示——鋰原電池以金屬鋰作電極材料,，金屬鋰會與無機酸發(fā)生劇烈反應并著火,，鋰蓄電池含有機電解液，拆解時可能產(chǎn)生火花并冒出煙霧狀異味氣體,，因此鋰電池應在通風櫥中拆解,，并遠離高溫、有易燃物質(zhì)之場所,，以避免發(fā)生火災,。鋰原電池拆解后，先在冰浴下添加少量試劑水,，金屬鋰會與水反應產(chǎn)生氮氣待反應完后再緩慢加入硝酸和鹽酸,。檢測人員拆解電池時，應佩戴防護眼鏡和手套,。荷電態(tài)電池可先放電后再拆解,。