原子吸收分光光度法(AAS)作为经典的元素分析方法,在单元素分析时有一定的优势,。例如火焰法分析速度快,精密度好,石墨炉法检出限低,可以直接固体或悬浮液进样等。但受限于元素灯一次只能分析一个元素,多元素检测时分析效率将大大降低。并且火焰法由于原子化温度不高,同时检出限相对于其他方法高,一般为mg/L(mg/kg)~百分含量,难以满足部分元素的检测需求。石墨炉法由于单个元素分析时间长(每个数据每个元素约4分钟)、数据结果精密度较差(1~5%)、线性动态范围小(102),制约了该技术的推广,目前只在个别元素分析上有一定的优势。固体废物和危险废物处理行业需要筛查大量样品,鉴别的元素种类较多,而大样品量多元素同时分析恰好是原子吸收分光光度法劣势,所以不建议配置原子吸收分光光度计为实验室常规分析仪器。
原子荧光分光光度法(AFS)是目前分析砷、汞等重金属元素最理想的方法,但除了这几种重金属元素以外的元素分析,原子荧光分光光度法就显得无能为力。所以原子荧光分光光度计可以作为砷、汞等重金属元素的专用仪器进行配置。
电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES),采用高温等离子体作为原子化器,不需要元素灯,可真正实现多元素同时测定。目前主流市场上的ICP-OES又可分为顺序扫描型(又叫单道扫描型)和全谱直读型。顺序扫描型(单道扫描型)ICP-OES存在运动部件,即步进电机;分析时需要针对所选择的元素谱线一个一个分析,整体分析速度较慢,通常为5~8个元素/分钟;信号和背景(或者干扰)不是在同一时刻采集的,测量准确性较差,另外因为检测使得时间长,导致整个分析过程中氩气的消耗量较高,这对于实验室来说,是一笔不小的开支;
如果采用顺序扫描型ICP-OES进行危险废物行业多元素分析,必然存在以下几个问题:
1. 操作繁琐,整个检测过程需要先测量标液、再测量样品、再测量标液,非常浪费时间。
2. 单道扫描需要依次读取每一个波长的数据,测量时间跟测量波长数量有关,多个元素的测量会需要大量的时间,工作效率低。
3. 危险废物行业的样品往往需要选择多个波长的测量结果进行分析,以确定一个不受干扰的波长作为测量波长,不同基质的样品最优的波长都不一样,因此每批样品都需要进行最优波长确认,耗时耗钱。
4. 危险废物行业往往需要筛查大量样品,如果一个样品检测时间多一倍,那么对于几十上百的样品,检测时间上的差距就更大了。不仅浪费水浪费氩气,而且还会严重影响效率。
全谱直读型ICP-OES采用中阶梯光栅分光系统,具有高分辨率和色散率,无运动部件,多元素多波长同时分析时只需1~2分钟,其检测速度、重复性、稳定性都有很大的提高。
相对于原子吸收分光光度法和紫外可见分光光度法,多元素快速测量才是ICP-OES真正的优势所在。单道扫描型ICP-OES的缺点在于操作繁琐,时间长,对于快速多元素测量影响特别大,因此全谱直读型ICP-OES仪器更适合危险废物鉴别的应用。
分光光度法检测六价铬具有其他方法不具备的优势,检出限比火焰原子吸收低(检测范围0.004mg/L~1.00mg/L),采购、运行和维护成本比石墨炉原子吸收法、电感耦合等离子体发射光谱法低(不需要消耗石墨管和氩气)。
综上所述,在固体废物和危险废物处理行业应用中,大量样品筛查和多元素鉴别时电感耦合等离子体发射光谱仪应作为第一选择仪器,原子吸收分光光度计可以作为第二次能力补充或提升时进行配置。而原子荧光分光光度计和紫外可见分光光度计作为砷、汞等重金属元素和六价铬分析的专用仪器配置。