总镍自动在线监测仪测定水中总镍含量

总镍自动在线监测仪测定水中总镍含量

郭燕群1，褚海林1，谢宏1，马俊杰2，刘彬1

1. 四川久环环境技术有限责任公司，四川 绵阳 621900；  2.河北先河环保科技股份有限公司，河北 石家庄 050035

摘要：总镍自动在线监测仪是以丁二酮肟为显色剂，试剂、工艺操作简单、试剂低毒、免萃取，成本低，抗干扰能力强。通过测试实验表明在0-2mg/L，0-10mg/L范围内，该总镍监测仪的示值误差、精密度、零点漂移、量程漂移、直线性、定量下限、离子干扰、水样比对等测试数据良好，可应用于污染源水质自动在线监测。

关键词：丁二酮肟；总镍；自动在线监测仪

镍的主要污染源是采矿、冶炼、电镀、不锈钢等工业排放废水和废渣，这些排放到水体中会引起水体污染，继而影响水生生物甚至人类，严重破坏生态环境和影响人类的生命健康安全。

目前测定镍常采用的方法有火焰原子吸收分光光度法[1]、丁二酮肟分光光度法[2]、ICP-AES法[3]、重量法[4]、反滴定法[5]等。原子吸收法和ICP仅适用于镍含量为1%以下的试样；重量法和EDTA络合滴定法适用于镍含量为1%以上的试样，但存在流程复杂、耗时长、环境干扰较大及重现性较差等缺点，基于这些方法的局限性，研究采用丁二酮肟分光光度法测定，并实现自动在线监测仪测定水中总镍含量。可实现重有色金属矿采选业、重有色金属冶炼业、铅蓄电池制造业、电镀行业、化学原料及化学制品制造业、皮革鞣制加工业等6个行业，进行在线监测及预警。

本文涉及的总镍监测仪根据中华人民共和国国家标准《水质 镍的测定 丁二酮肟分光光度法》（GB11910-89）测试原理进行优化，测定水中总镍，并研发了一款总镍自动在线监测仪。此工艺操作简单、试剂低毒、免萃取，对该总镍监测仪进行整体性能测试，指标包括：示值误差、精密度、零点漂移、量程漂移、直线性、定量下限、离子干扰、水样比对等内容。

1试验部分

1.1仪器与试剂

SINOEPA3000CTNi型总镍在线自动监测仪（以下简称总镍在线监测仪）及配套试剂。

原子吸收分光光度计AA900T（美国PE-perkinelmer）；分析天平ESJ110-4B（沈阳龙腾电子有限公司）；电子天平JD2000-2（沈阳龙腾电子有限公司）。

试剂均为分析纯。

镍、铁、钴、铜、总铬等金属离子标液均购自环标所。

1.2实验方法

标液检测：配制不同浓度总镍标准溶液，分别导入经校准后的总镍监测仪中，进行测试。

水样检测：为验证总镍监测仪对实际水样是否可行，将采集到某电镀厂废水导入经校准后的总镍监测仪中，进行测试，同时将该样品利用《水质 镍的测定 火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 11912-1989）进行测试。

1.3 总镍监测仪测定方法

监测仪通过计量系统在反应室加入一定量标准液或水样、试剂，混合均匀，消解后，在波长470nm下测定溶液吸光度，根据预先设定的总镍与吸光度的标准曲线，根据Lambert-Beer定律，吸光度与重金属浓度存在相关性，从而计算待测溶液中的总镍浓度。

2实验结果与讨论

2.1 示值误差、精密度、直线性

启动一台总镍监测仪，在总镍质量浓度为0.020~2.00 mg/L的范围内校准后，测量0.4 mg/L 、1.0 mg/L、1.6mg/L镍标准溶液，分别测量6次，结果见表1，计算每种标准溶液6次测定值的平均值与标准溶液浓度的相对误差，取两个标准溶液相对误差值的较大值作为示值误差（要求±10%以内）的判定值，测得值为0.82%。计算1.0 mg/L镍标准溶液6次测定值的相对标准偏差，以该相对标准偏差作为精密度要求（要求3%以内）的判定值，测得值为0.47%。导入50%量程标准液，监测3次，计算平均值。该平均值与标准值的差相对于满量程值的百分率即为直线性（要求±5%以内）的判定值，测值为0.54%。

表1示值误差与精密度试验结果

2.2零点漂移与量程漂移

采用浓度值为检测范围下限值的标准溶液（0.02 mg/L），以1小时为周期，连续测定24h。取前三次测定值的平均值作为初始测定值，计算后续测定值与初始测定值的最大变化幅度相对于相对于量程的百分率（要求±5%以内），测得值为-0.10%。采用浓度值为检测范围上限值80%的标准溶液（1.60 mg/L），以1小时为周期，连续测定24h。取前三次测定值的平均值作为初始测定值，计算后续测定值与初始测定值的最大变化幅度相对于相对于量程的百分率（要求±

5%以内），测得值为-1.38%。结果见表2。

表2零点漂移和量程漂移试验结果

2.3定量下限

仪器连续测量浓度值为检测范围下限的标准溶液（0.02 mg/L）7次，结果见表3，计算7次测定值的标准偏差，所得标准偏差的10倍为仪器的定量下限（要求0.02 mg/L以内），测得值为0.01mg/L。

表3定量下限试验结果

2.4记忆效应

仪器连续测定3次质量浓度值为20%量程的标准溶液（测定结果不作考核），再依次测质量浓度值为80%量程和20%量程的标准溶液各3次，分别计算两个标准溶液第一次测定值的示值误差，结果见表4，取示值误差的较大值作为仪器记忆效应的判定值（要求±10%），测量结果为0.46%。

表4记忆效应试验结果

2.5离子干扰

将铁1mg/L、钴2mg/L、铜4mg/L、总铬3mg/L的干扰离子配制成混合干扰离子，分别加入到镍离子浓度为量程的50%标准溶液中。加入后，混合溶液内干扰离子的浓度应符合铁1mg/L、钴2mg/L、铜4mg/L、总铬3mg/L的要求。仪器连续测量3次该混合溶液，计算3次测量结果的示值误差，取示值误差的最大值作为仪器离子干扰（要求±15%以内）的判定值，测得值为3.5%。

表5离子干扰试验结果

2.6检出限

导入零点校正液，重复7次测量，结果见表5，计算7次测定值的标准偏差，所得标准偏差的,3倍为仪器的检出限（要求0.01mg/L以内），测得值为0.004 mg/L。

表6检出限试验结果

2.7水样测试

采用总镍监测仪对某电镀水样进行测定，同时用《水质 镍的测定 火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 11912-1989）进行测定，并测试监测仪方法的加标回收率，见表7。可见，仪器方法和国标法测得的浓度值之间没有显著性差异，该监测仪方法的加标回收率为92.80%，满足80%~120%的要求。

表7水样测试试验结果

3 结论

用总镍监测仪测试系列标准溶液以及实际水样，得出以下结论：

（1）该监测仪在0.20~2.00 mg/L量程范围内，测试结果为，示值误差0.82%，精密度0.47%，直线性0.54%，零点漂移-0.10%，量程漂移-1.38%，定量下限0.01mg/L，记忆效应0.26%，离子干扰3.50%，检出限0.004mg/L，水样加标回收率92.80%，满足标准要求。

（2）所用试剂均为选用效果好、价格便宜的一般试剂，低毒、环境污染小，纯度为分析纯，配制简单，保质期长，测试效果好。

（3）分光光度法属于经典的化学分析方法，与实验室标准分析方法对照性好，测量范围较广，稳定性较好，分析工艺简单，运行维护较方便。

（4）抗干扰能力强。除了离子干扰中涉及到的金属干扰离子，其它离子也进行了测试，抗离子干扰的最大值分别为：铁 200mg/L以上；钴 12mg/L;铜16mg/L;总铬3mg/L；钙离子3300mg/L；铅离子200mg/L；锰离子50mg/L；锌200mg/L以上；镉150mg/L。

参考文献

[1]任兰，胡晓乐，吴丽娟.石墨消解-火焰原子吸收光谱法测定土壤和沉积物中铜、锌、镍、铬[J].化学分析计量，2018，27（2）：14-17.

[2]刘标，卢超培，覃永振.丁二酮肟分光光度法测定工业电镀废水中镍量[J].材料研究与应用，2021,15（1）：51-55.

[3]赵志虎.ICP-AES法连续测定钴物料中的钴镍铅锌铁镉铜锰钙镁[J].甘肃科技，2021，37(3):40-45.

[4]许玉婷，崔春娜，王振强，等．不锈钢中镍含量的测定方法[J]．化学工程与装备，2021,（12）：201-203.

[5]祁玉静，范丽新.Na2EDTA返滴定法测定铜镍合金中的镍含量[J].中国无机分析化学，2021,11（2）：62-65.