关于滤筒滤膜金属本底以及降本底.

关于测定滤筒和滤膜金属本底含量与

降低玻璃纤维滤筒金属本底的实验方案

重金属污染是全社会关注的热点，雾霾源解析近年在全国如火如荼开展，落实环保相关质量、排放标准，这些都需要有准确性好、重复性好、操作性强的颗粒物金属分析方法标准。

现行的空气与废气中金属监测方法，我们认为存在三个问题。一是采样代表性。以标准限值较高《铅、锌工业污染物排放标准》(GB 25466-2010)[1]为例，见表1-2。固定源颗粒物、铅及其化合物排放限值分别是80 mg/m3、8 mg/m3，假设企业排放浓度恰为标准规定限值；按照规范，一个周期采集体积为1.0 m3，每次采样333 L，则滤筒每次收集到26.64 mg颗粒物。玻璃纤维滤筒质量在1.0 g数量级，为滤筒收集颗粒物质量的33.8-~37.6倍；土壤金属分析要求称样0.1~0.5 g，为滤筒收集颗粒物质量的3.8~18.8倍。如果以边界大气污染浓度限值反算，样品的代表性更差。二是样品消解。现行硝酸-盐酸、硝酸双氧水消解玻璃纤维材质滤筒滤膜时，样品处理过程易喷溅，形成的糊状难分离[2]。三是滤筒本底金属含量高。玻璃纤维滤筒砷、铅含量在0.01~0.06 mg/g、0.5~1.0 mg/kg；即使按照现有标准对玻璃纤维滤筒进行提纯，铅的空白仍然高达0.2~0.4 mg/L[3-4](消解定容至50.0 mL)。

采样的代表性可以通过增加采样体积，甚至直接采集除尘器后烟尘来解决。通过该实验，要了解各个厂家、各类材质滤筒滤膜本底的金属含量，并寻找降低玻璃纤维滤筒本底金属含量的新途径，即：该实验解决滤筒本底金属含量高的问题。解决这些问题的前提是成功摸索各类材质滤筒滤膜的消解方法，它将为今后滤筒滤膜样品消解打下基础。

表1 采样代表性问题反算过程

排放浓度限值采样体积质量含量滤筒质量滤筒质量/质

量含量

土壤金属分析

称样要求

土壤质量/质

量含量

引自《铅、锌工业污染物排放标准》(GB 25466-2010)表5：新建大气污染物排放浓度限值颗粒物80 mg/m3333 L 26.64 mg 0.9-1.1 g 33.8~37.6 倍0.1-0.5 g 3.8~18.8 倍铅及其化合物8 mg/m3333 L 2.664 mg

边界大气污染物浓度限值采样体积质量含量滤筒质量滤筒质量/质

量含量

土壤金属分析

称样要求

土壤质量/质

量含量

引自《铅、锌工业污染物排放标准》(GB 25466-2010)表6：现有和新建边界大气污染物浓度限值颗粒物 1.0 mg/m3 6 m3 6.0 mg 0.35-0.4 g 58.3-66.7倍0.1-0.5 g 16.7~83.3 倍铅及其化合物0.006 mg/m3 6 m30.036 mg

表2 污染物排放标准中涉及空气与废气颗粒物和铅的限值*(单位：mg/m3)

大气污染物排放限值边界大气污染物浓度限值序号排放标准名称

颗粒物铅及其化合物颗粒物铅及其化合物

1 再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准(GB 31574-2015) 30 2/1 0.006

2 无机化学工业污染物排放标准(GB 31573-2015) 30 2/0.1 0.006

3 锡、锑、汞工业污染物排放标准(GB 30770-2014) 30 2/0.5 0.006

4 电池工业污染物排放标准(GB 30484-2013) 30 0.

5 0.3 0.001

5 电子玻璃工业大气污染物排放标准(GB 29495-2013) 30/50 0.7/3 1.0 0.006

6 钒工业污染物排放标准(GB 26452－2011) 50 0.5/0.7/1.0 0.5 0.006

7 铜、镍、钴工业污染物排放标准(GB 25467 —2010) 50/80 0.7 1.0 0.006

8 铅、锌工业污染物排放标准(GB 25466 —2010) 80 8 1.0 0.006

9 大气污染物排放标准(GB 16297-1996）120 0.70 1.0 0.0060

注*：该限值为新建企业排放标准限值。

1.实验目的和难点

1.1实验目的

1.1.1金属本底含量

所有厂家各类材质(玻璃纤维、石英、特氟龙、过氯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维等)滤膜、滤筒。

主要分析元素：玻璃纤维本身含有的次量元素如铝、铁、钙、钠等元素不作分析，主要关注有毒有害的元素(铍、铬、砷、镉、锡、汞、铊、汞、铅)，以及其它元素。

1.1.2降低本底空白

以玻璃纤维滤筒为研究对象，试验标准推荐方法和其它方法降低本底金属效果(以处理后玻璃纤维滤筒的最终浓度为依据)。

1.2实验难点

1.2.1消解方法

探索各类材质滤筒滤膜的全消解方法。有效结合监测系统同行经验，该实验以全自动消解方法为例摸索空白滤筒滤膜的全消解方法。

1.2.2 降低空白(玻璃纤维滤筒)

目前，滤筒滤膜金属本底含量高是玻璃纤维材质滤筒、滤膜，滤膜因处理时易变形，暂定只对玻

璃纤维滤筒实验。

降低空白现有方法有两个，(1+1)热硝酸浸（不能煮沸）泡180 min[6-7]或(1+9)硝酸60 ℃超声震荡60 min[7]。

实验方法：盐酸具有良好的重金属溶出能力。在(1+19)盐酸、(1+9)盐酸、(1+4)盐酸、(1+1)盐酸下，分别超声30、60、90 min。

其它方法：待定。(欢迎大家提供降低空白的新思路)

2.实验材料和设备

2.1实验材料

2.1.1 试剂

优级纯硝酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸、双氧水，标准曲线溶液等。

2.1.2 滤筒滤膜（请大家提供各类材质滤筒滤膜的厂家）

玻璃纤维材质：青岛恒远公司、中国泰山牌、北京化工学校附属工厂(微孔滤膜)、天津市净鑫环保科技有限公司、天津造纸厂研究所、日本Roshi Kaishn.Ltd。

石英材质：英国whatman、美国PALL

特氟龙材质：

过滤乙烯材质：

聚丙烯材质：盐城、天津、美国PALL、北化黎明

乙酸纤维材质：泰山、北化黎明

其它材质：

要求各厂家（销售）提供滤筒、滤膜相关参数如耐热、耐压（适合流量、流速）、孔径及截留效率、尺寸规格等数据。

各类材质滤筒滤膜的数量要求

(1)摸索消解方法：4次×3个/次=12个；(2)本底含量实验：10个；(3)降低空白方法：主要指玻璃纤维滤筒，标准方法4.1.1、4.1.2各10个，实验方法4.1.3初试36个(12次)和10个。

实际需要数量：以折合系数30%计算，每个厂家的玻璃纤维滤筒需要90个，其它材质滤筒、滤膜每个厂家需要30个。要求同一批生产。

2.2实验设备

2.2.1预处理设备

超声振荡仪、全自动消解仪。