基于icp-ms檢測煙氣中痕量金屬顆粒形態的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于ICP-MS檢測煙氣中痕量金屬顆粒形態的方法，屬于顆粒形態金屬檢測技術領域。
【背景技術】
[0002]環境中的重金屬物質可能危害人體健康，在空氣灰塵，水體和土壤中可能分布有某些重金屬物質。在現代工業生產的發展中，重金屬物質從礦石中被開采出來，通過大氣攜帶，水體流動，和人類的運輸過程，逐步在我們身邊的環境中擴散，最終通過空氣，飲用水和食物進入人體，對健康造成負面的影響。眾所周知，不同形態的重金屬有著不同的毒性。離子形態的重金屬易于迀移，往往毒性強。顆粒形態的重金屬，迀移性能弱于離子，毒性也較弱。同是顆粒形態，陰離子不同，重金屬的毒性也不同。比如說，碳酸鎘，氧化鎘和硫化鎘的生理毒性就依次減弱。
[0003]目前重金屬形態研宄通常采用順序提取法，其中最主要的是歐盟提出的三步提取法(簡稱BCR法)。該方法采用不同溶解性能的溶劑依次萃取待測樣品，離心分離后檢測上層清液中的重金屬離子濃度，得到不同溶解能力的重金屬含量。該方法適用于檢測含量在萬分之幾至百分之幾的樣品。如果樣品中重金屬的含量低至百萬分之幾，由于操作和難溶性樣品擴散帶來的誤差會嚴重的影響結果的準確性。
[0004]液相色譜ICP聯用能夠檢測樣品中極低含量的重金屬。但僅限于可以被液相色譜分離的重金屬離子和有機結合態的重金屬。通過這類物質在液相色譜中不同的出峰時間確定其化學結構。重金屬顆粒不能被液相色譜定性分離，也就不能采用液相色譜研宄極低含量的重金屬顆粒。配有能譜分析儀的電子顯微鏡能觀測到尺寸很小的重金屬顆粒，通過能譜掃描獲得顆粒的元素組成信息。但在煙氣樣品中重金屬含量低，樣品中含有大量高濃度的有機物，電鏡不能從有機物背景中分辨出尺寸很小數量很少的重金屬顆粒。動態光散射能夠獲得樣品中顆粒的尺寸和數目的信息，但在煙氣樣品中容易受到其他物質的干擾，同時該技術也無法獲得顆粒中的元素組成信號。

【發明內容】

[0005]針對現有技術中對各種檢測固態金屬離子的方法存在的缺陷，本發明的目的是在于提供一種基于等離子體電感耦合質譜簡單快速檢測煙氣中痕量固體金屬顆粒形態的方法，該方法可耐復雜背景的干擾、檢測效率高，檢測下限低，能獲得煙氣中金屬顆粒形態的尺寸和數目等形態分布數據。
[0006]本發明提供了一種基于ICP-MS檢測煙氣中痕量金屬顆粒形態的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0007]步驟一:將已知濃度的含有待測金屬離子的標準溶液連續泵入ICP中進行等離子化，用MS檢測器連續采集待測金屬元素的各單個信號，根據標準溶液中待測金屬離子的濃度和泵入ICP的標準溶液的體積以及待測金屬元素的總信號強度，計算出待測金屬元素的單位信號強度對應的待測金屬離子的質量；
[0008]步驟二:通過溶劑收集煙氣獲得含金屬顆粒的待測溶液，通過步驟一的方法連續采集待測液中待測金屬元素的單個信號，通過各單個信號分析得到待測溶液中金屬顆粒的大小及數目的形態分布圖，獲得的單個信號的數目等于待測溶液中含有待測金屬元素的金屬顆粒的數目，通過各單個信號強度分別計算出各個金屬顆粒中待測金屬元素的質量。
[0009]本發明的通過ICP-MS檢測煙氣中痕量金屬顆粒形態的方法還包括以下優選方案:
[0010]優選的方案中待測金屬離子為鎘離子、鉛離子、鎳離子、銅離子、鐵離子、鋁離子、鋅離子或鉻離子。
[0011]優選的方案中步驟一中先通過待測金屬元素的各單個信號強度計算出該待測金屬元素總的信號強度，根據標準溶液中待測金屬離子的濃度和泵入ICP的標準溶液的體積計算出標準溶液中的待測金屬離子的總質量，再以標準溶液中待測金屬離子的總質量除以該待測金屬離子的總信號強度得到該待測金屬離子單位信號強度對應的待測金屬離子的質量。其中，泵入ICP的標準溶液總體積=霧化效率X用于測試的標準溶液的總體積；用于測試的標準溶液的總體積=泵入速率X檢測時間。
[0012]優選的方案中步驟二中通過待測金屬元素的單個信號強度乘以校正系數得到單個金屬顆粒中含該待測金屬元素的質量，校正系數等于標準溶液中待測金屬離子的總質量除以該待測金屬離子的總信號強度。其中，金屬顆粒中待測金屬元素的質量=校正系數X待測金屬元素的信號強度；校正系數=標準溶液中待測金屬離子總質量+待測金屬離子的總的信號強度。
[0013]優選的方案中待測溶液中金屬顆粒的尺寸大小為I納米?500納米。
[0014]優選的方案中檢測分析時間段為10秒?60秒。
[0015]優選的方案中采樣間隔時間為0.1ms?50ms的采樣間隔，采集數目為I萬?20萬個連續的單個信號。
[0016]優選的方案中待測液中金屬顆粒的濃度為0.01?0.1 μ g/L ο
[0017]優選的方案中溶劑為水、甲醇、乙醇、丙酮中的至少一種。
[0018]優選的方案中通過溶劑收集煙氣，再用去離子水稀釋至金屬顆粒的濃度為0.01?0.1 μ g/L后，超聲分散，得到金屬顆粒分散均勻的待測溶液。
[0019]優選的方案中待測溶液泵入ICP中，金屬顆粒在ICP中被等離子化，生成帶正電的金屬離子，MS檢測器以極高的頻率采集待測金屬離子信號，將收集到的波長信號匯集起來，得到樣品溶液中金屬顆粒的形態分布圖。
[0020]本發明的方法中MS檢測器采集到的總信號數目等于進入ICP的溶液中金屬顆粒的總數目，其中，含有待測金屬元素的信號目數，即為含有該種待測金屬元素的金屬顆粒數目。待測金屬元素的單個信號的信號強度乘以校正系數等于該金屬顆粒中待測金屬元素的質量；通過該方法可以求得總溶液中金屬顆粒的數目和尺寸。
[0021]本發明的有益效果:本發明首次采用ICP-MS檢測煙氣中痕量金屬顆粒形態，可以有效獲得煙氣中金屬顆粒的尺寸和數目等形態分布數據，定量分析出各種金屬，該方法操作簡單，檢測效率極高，能夠忍耐復雜背景的干擾，檢測下限極低。
【附圖說明】
[0022]【圖1】為實施例1中50ppb的硝酸鎘溶液的ICP-MS圖譜；
[0023]【圖2】為實施例1測試卷煙煙氣中鎘元素的ICP-MS圖譜；
[0024]【圖3】為實施例2中25ppb的硝酸鉛溶