污泥样品预处理及微波炉加热分解法

由于污泥中含有机物、多种离子，不能直接进行某些项目的定量分析，因此在分析前需进行预处理。

（一）普通酸分解法

1.HCl—HNO3—HF—HClO4法

准确称取约1g（准确到0.1mg，以下与此相同）风干污泥样于聚四氟乙烯坩埚中，用几滴水润湿后，加入10mL HCl（ρ=1.19g·mL-1），于电热板上低温加热，蒸发至约剩5mL时加入15mL HNO3（ρ=1.42g·mL-1），继续加热蒸至近黏稠状，加入10mL HF（ρ=1.15g·mL-1）并继续加热，为了达到良好的除硅效果应经常摇动坩埚。最后加入5mL HClO4（ρ=1.67g·mL-1），并加热至白烟冒尽。对于含有机质较多的污泥样应在加入HClO4之后加盖消解，污泥分解物应呈白色或淡黄色（含铁较高的污泥），倾斜坩埚时呈不流动的黏稠状。用稀盐酸溶液冲洗坩埚内壁及盖，温热溶解残渣，冷却后，定容至100mL或50mL，最终体积依待测成分的含量而定。

2.HCl—HNO3法

准确称取约1g风干污泥样，置于250mL烧杯中，加入10mL HCl（ρ=1.19g·mL-1）和15mL HNO3（ρ=1.42g·mL-1），盖上表面皿，于电热板上低温加热，至污泥分解物应呈白色，移开表面皿，蒸发赶尽硝酸，冷却后加入10 mL HCl（1+5），加热溶解，用中速滤纸过滤并定容至100mL。

3.H2SO4—H2O2法

准确称取约1g风干污泥样置于凯氏烧瓶中，加入10mL H2SO4（ρ=1.84 g·mL-1）和10mL H2O2（30%），摇匀放置5min，在电炉上加热沸腾10min，冷却后再滴入10滴H2O2，摇匀放置5min，再加热沸腾10min。循环多次，直到污泥消解完全，消化液透明。冷却后，加入50mL水，用中速滤纸过滤并定容至100mL。

（二）高压密闭分解法

称取约1g风干污泥样于内套聚四氟乙烯坩埚中，加入少许水润湿试样，再加入HNO3（ρ=1.42g·mL-1）、HClO4（ρ=1.67g·mL-1）各5mL，摇匀后将坩埚放入不锈钢套筒中，拧紧。放在180℃的烘箱中分解2h。取出，冷却至室温后，取出坩埚，用水冲洗坩埚盖的内壁，加入3mL HF（ρ=1.15g·mL-1），置于电热板上，100℃～120℃加热除硅，待坩埚内剩下2～3mL溶液时，调高温度至150℃，蒸至冒浓白烟后再缓缓蒸至近干，用稀盐酸溶液冲洗坩埚内壁及盖，温热溶解残渣，冷却后，定容至100mL或50mL，最终体积依待测成分的含量而定。

（三）微波炉加热分解法

微波炉加热分解法是以被分解的污泥样及酸的混合液作为发热体，从内部进行加热使试样受到分解的方法。微波加热分解试样，有常压敞口分解和仅用厚壁聚四氟乙烯容器的密闭式分解法，也有密闭加压分解法。这种方法以聚四氟乙烯密闭容器作内筒，以能透过微波的材料如高强度聚合物树脂或聚丙烯树脂作外筒，在该密封系统内分解试样能达到良好的分解效果。微波加热分解也可分为开放系统和密闭系统两种。开放系统可分解多量试样，且可直接和流动系统相组合实现自动化，但由于要排出酸蒸气，所以分解时使用酸量较大，易受外界环境污染，挥发性元素易造成损失，费时间且难以分解多数试样。密闭系统的优点较多，酸蒸气不会逸出，仅用少量酸即可，在分解少量试样时十分有效，不受外部环境的污染。在分解试样时不用观察及特殊操作，由于压力高，所以分解试样很快，不会受外筒金属的污染（因为用树脂作外筒）。可同时分解大批量试样，其缺点是需要专门的分解器具，不能分解量大的试样，如果疏忽会有发生爆炸的危险。在进行污泥样的微波分解时，无论使用开放系统或密闭系统，一般使用HNO3—HCl—HF—HClO4、HNO3—HF—HClO4、HNO3—HCl—HF—H2O2、HNO3—HF—H2O2等体系。当不使用HF时（限于测定常量元素且称样量小于0.1g），可将分解试样的溶液适当稀释后直接测定。

微波炉加热分解法的具体操作可参照仪器的使用说明。

（四）酸溶浸法

1.HCl—HNO3溶浸法

（1）准确称取约2.0g风干污泥样，加入15mL的HCl（1+1）和5mL HNO3（ρ=1.42g·mL-1），振荡30min，过滤定容至100mL。

（2）准确称取约2.0g风干污泥样于干烧杯中，加少量水润湿，加入15mL HCl（1+1）和5mL HNO3（ρ=1.42g·mL-1）。盖上表面皿于电热板上加热，待蒸发至约剩5mL，冷却，用水冲洗烧杯和表面皿，用中速滤纸过滤并定容至100mL，用于测定P、Ca、Mg、K、Na、Fe、Al、Ti、Cu、Zn、Cd、Ni、Cr、Pb、Co、Mn、Mo、Ba、Sr等。

2.HNO3—H2SO4—HClO4溶浸法

准确称取约2.5g风干污泥样于烧杯中，用少量水润湿，加入HNO3—H2SO4—HClO4混合酸（5+1+20）12.5mL，置于电热板上加热，开始冒白烟后缓缓加热，并经常摇动烧杯，蒸发至近干。冷却，加入5mL HNO3（ρ=1.42 g·mL-1）和10mL水，加热溶解可溶性盐类，用中速滤纸过滤，定容至100 mL，待测。特点是H2SO4、HClO4沸点较高，能使大部分元素溶出，且加热过程中液面比较平静，没有迸溅的危险。但Pb等易与SO2-4形成难溶性盐类的元素，测定结果偏低。

3.HNO3溶浸法

准确称取约2.0g风干污泥样于烧杯中，加少量水润湿，加入20mL HNO3（ρ=1.42g·mL-1）。盖上表面皿，置于电热板或沙浴上加热，若发生迸溅，可采用每加热20min关闭电源20min的间歇加热法。待蒸发至约剩5mL，冷却，用水冲洗烧杯壁和表面皿，经中速滤纸过滤，将滤液定容至100mL，待测。

4.Cd、Cu、As等的0.1mol·L-1 HCl溶浸法

Cd、Cu的操作条件是：准确称取10.000 0g风干污泥样于100mL广口瓶中，加入0.1mol·L-1 HCl 50.0mL，在水平振荡器上振荡。振荡条件是温度30℃、振幅5～10cm、振荡频次100～200次·分-1，振荡1h。静置后，用倾斜法分离出上层清液，用干滤纸过滤，滤液经过适当稀释后用原子吸收法测定。

As的操作条件是：准确称取10.000 0g风干污泥样于100mL广口瓶中，加入0.1mol·L-1 HCl 50.0mL，在水平振荡器上振荡。振荡条件是温度30℃、振幅10cm、振荡频次100次·分-1，振荡30min。用干滤纸过滤，取滤液进行测定。(www.xing528.com)

用0.1mol·L-1 HCl除溶浸Cd、Cu、As以外，还可溶浸Ni、Zn、Fe、Mn、Co等重金属元素。0.1mol·L-1 HCl溶浸法是目前使用最多的酸溶浸方法。

5.DTPA浸提

DTPA（二乙三胺五乙酸）浸提液可测定有效态Cu、Zn、Fe等。

（1）浸提液的配制。其成分为0.005mol·L-1 DTPA-0.01mol·L-1 CaCl2-0.1mol·L-1 TEA（三乙醇胺）。称取1.967g DTPA溶于14.92g TEA和少量水中；再将1.47g CaCl2·2H2O溶于水，一并转入1 000mL容量瓶中，加水至约950mL，用6mol·L-1 HCl调节pH至7.30（每升浸提液约需加6 mol·L-1 HCl 8.5mL），最后用水定容。贮存于塑料瓶中，几个月内不会变质。

（2）浸提过程。称取25.00g风干过100目筛的污泥样放入150mL硬质玻璃三角瓶中，加入50.0mL DTPA浸提剂，在25℃下用水平振荡机振荡提取2h，干滤纸过滤，滤液用于分析。DTPA浸提剂适用于石灰性污泥和中性污泥。

6.水浸提

污泥中有效硼常用沸水浸提，操作步骤：准确称取10.00g风干过100目筛的污泥样于250mL或300mL石英锥形瓶中，加入20.0mL无硼水。连接回流冷却器后煮沸5min，立即停止加热并用冷却水冷却。冷却后加入4滴0.5 mol·L-1 CaCl2溶液，移入离心管中，离心分离出清液备测。

用1mol·L-1 NH4Ac浸提污泥中有效钙、镁、钾、钠以及用0.03mol·L-1 NH4F-0.025mol·L-1 HCl或0.5mol·L-1 NaHCO3浸提污泥中有效态磷，等等。

（五）有机污染物的提取方法

1.常用有机溶剂

（1）有机溶剂的选择原则。根据相似相溶的原理，尽量选择与待测物极性相近的有机溶剂作为提取剂。提取剂必须与样品能很好地分离，且不影响待测物的纯化与测定；不能与样品发生作用，毒性低、价格便宜；此外，还要求提取剂沸点范围在45℃～80℃之间为好。还要考虑溶剂对样品的渗透力，以便将污泥样中待测物充分提取出来。当单一溶剂不能成为理想的提取剂时，常用两种或两种以上不同极性的溶剂以不同的比例配成混合提取剂。

（2）常用有机溶剂的极性。常用有机溶剂的极性由强到弱的顺序为：（水）、乙腈、甲醇、乙酸、乙醇、异丙醇、丙酮、二氧六环、正丁醇、正戊醇、乙酸乙酯、乙醚、硝基甲烷、二氯甲烷、苯、甲苯、二甲苯、四氯化碳、二硫化碳、环己烷、正己烷（石油醚）、正庚烷。

（3）溶剂的纯化。纯化溶剂多用重蒸馏法。纯化后的溶剂是否符合要求，最常用的检查方法是将纯化后的溶剂浓缩为1%，再用与待测物检测相同的方法进行检测，无干扰即可。

2.有机污染物的提取

（1）振荡提取。准确称取一定量的污泥样，转入标准口三角瓶中加入约2倍体积的提取剂振荡30min，静置分层或抽滤、离心分出提取液，样品再分别用1倍体积提取液提取2次，分出提取液，合并，待净化。

（2）超声波提取。准确称取一定量的污泥样置于400mL烧杯中，加入60～100mL提取剂，超声振荡3～5min，真空过滤或离心分出提取液，固体物再用提取剂提取2次，分出提取液合并，待净化。

（3）索氏提取。本法适用于从污泥中提取非挥发及半挥发有机污染物。准确称取一定量污泥样或取新鲜污泥样20.0g加入等量无水Na2SO4研磨均匀，转入滤纸筒中，再将滤纸筒置于索氏提取器中。在有1～2粒干净沸石的150mL圆底烧瓶中加100mL提取剂，连接索氏提取器，加热回流16～24h即可。

（4）浸泡回流法。用于一些与污泥作用不大且不易挥发的有机物的提取。

3.提取液的净化

使待测组分与干扰物分离的过程称为净化。当用有机溶剂提取样品时，一些干扰杂质可能与待测物一起被提取出，这些杂质若不除掉将会影响检测结果，甚至使定性定量分析无法进行，严重时还可使气相色谱的柱效降低、检测器玷污，因而提取液必须经过净化处理。净化的原则是尽量完全除去干扰物，而使待测物尽量少损失。

提出液净化处理常用液-液分配法。液-液分配的基本原理是在一组互不相溶的溶剂中溶解某一溶质成分，该溶质以一定的比例分配（溶解）在溶剂的两相中。通常把溶质在两相溶剂中的分配比称为分配系数。在同一组溶剂对中，不同的物质有不同的分配系数；在不同的溶剂对中，同一物质也有着不同的分配系数。利用物质和溶剂对之间存在的分配关系，选用适当的溶剂通过反复多次分配，便可使不同的物质分离，从而达到净化的目的，这就是液-液分配净化法。采用此法进行净化时一般可得较好的回收率，不过分配须是多次方可完成。

液-液分配过程中若出现乳化现象，可采用如下方法破乳：①加入饱和硫酸钠水溶液，以其盐析作用而破乳；②加入硫酸（1+1），加入量从10mL逐步增加，直到消除乳化层，此法只适于对酸稳定的化合物；③离心机离心分离。

液-液分配中常用的溶剂对有：乙腈-正己烷、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）-正己烷、二甲亚砜-正己烷等。通常情况下正己烷可用廉价的石油醚（60℃～90℃）代替。