HJ 1211—2021 固体废物 无机元素的测定 波长色散 X 射线荧光光谱法.pdf
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1、中华人民共和国国家生态环境标准 HJ 1211 2021 固体废物 无机元素 的测定 波长色散 X 射 线荧光光谱法 Soild waste Determination of inorganic elements Wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometry 本电子版 为正式 标 准文本, 由生态 环 境部环境 标准研 究 所审校排 版。 2021-11-18 发布 2022-03-01 实施 生 态 环 境 部 发 布 HJ 1211 2021 i 目 次 前 言 . ii 1 适 用范 围 . 1 2 规 范性 引用 文件. 1
2、 3 方 法原 理 . 1 4 干 扰和 消除 . 2 5 试 剂和 材料 . 2 6 仪 器和 设备 . 2 7 样品 . 3 8 分 析步 骤 . 3 9 结 果计 算与 表示. 4 10 准 确度 . 4 11 质量 保证 和质 量控 制 . 5 12 废 物处 置 . 6 13 注 意事 项 . 6 附录 A ( 规范 性附 录) 方法的 检出 限和 测定 下限 . 7 附录 B ( 资料 性附 录) 基体效 应和 谱线 重叠 干扰 的校正 方式 . 8 附录 C ( 资料 性附 录) 仪器分 析参 考条 件 . 9 附录 D ( 资料 性附 录) 校准曲 线范 围 . 15 附录 E
3、 ( 资料 性附 录) 定性及 无标 样定 量分 析 . 16 附录 F (资料性 附录 ) 方法的 准确 度 . 18 HJ 1211 2021 ii 前 言 为贯彻 中华 人民 共和 国 环境保 护法 中 华人 民共 和国固 体废 物污 染环 境防 治法 , 防治 生态 环境 污染, 改善 生态 环境 质量 ,规范 固体 废物 中无 机元 素的测 定方 法, 制定 本标 准。 本标准 规定 了测 定固 体废 物中 16 种 无机 元素 和 7 种 氧化物 的波 长色 散 X 射 线 荧光光 谱法 。 本标准 的附 录 A 为规范 性 附录, 附 录 B 附 录 F 为资料性 附录 。 本标
4、准 为首 次发 布。 本标准 由生 态环 境部 生态 环境监 测司 、法 规与 标准 司组织 制订 。 本标准 主要 起草 单位 :湖 南省生 态环 境监 测中 心、 湖南大 学。 本标准 验证 单位 : 中 国环 境监测 总站 、 甘 肃省 环境 监测中 心站 、 湖 南省 地质 测试研 究院 、 湖 南 省 常 德生态 环境 监测 中心 、中 国科学 院南 京地 理与 湖泊 研究所 和岛 津企 业管 理( 中国) 有限 公司 。 本标准 生态 环境 部 2021 年 11 月 18 日 批准 。 本标准 自 2022 年 3 月 1 日 起实施 。 本标准 由生 态环 境部 解释 。 HJ
5、 1211 2021 1 固 体废物 无机元 素的测 定 波长 色散 X 射线 荧光 光谱法 警告: 测定 有毒 有害 样品 时, 应 避免 皮肤 接触 或者 口鼻吸 入, 试验 过程 中应 采取通 风、 排气 等 措 施 以防实 验室 环境 或者 其他 样品受 到污 染。 1 适 用范 围 本标准 规定 了测 定固 体废 物中污 泥、 污染 土壤 、粉 煤灰、 烟尘 、尾 矿废 石和 冶炼炉 渣等 类 别 16 种 无机元 素 和 7 种 氧化 物的 波长色 散 X 射线 荧光光 谱 法。 本标准 适用 于固 体废 物中 污泥、 污染 土壤 、粉 煤灰 、烟尘 、尾 矿废 石和 冶炼 炉渣等
6、 类 别 16 种无机 元素 和 7 种 氧化 物的 测定 , 包括 砷 (As ) 、 钡 (Ba ) 、 氯 (Cl ) 、 钴 (Co ) 、 铬 (Cr ) 、 铜 (Cu ) 、 锰 (Mn)、 镍( Ni ) 、 磷 (P ) 、 铅 (Pb ) 、 硫 (S ) 、 锶 (Sr ) 、 钛 (Ti ) 、 钒 (V ) 、 锌 (Zn ) 、 锆 (Zr ) 、 二氧 化硅 (SiO 2 )、 三 氧化 二铝 (Al 2 O 3 ) 、三氧 化二 铁(Fe 2 O 3 ) 、 氧化钾 (K 2 O ) 、氧化 钠(Na 2 O ) 、 氧化 钙(CaO ) 、 氧化 镁(MgO)
7、。 本标准 采用熔 融玻 璃片法 或粉末 压片法 制备 固体废 物试样 。熔融 玻璃 片法适 用于污 泥、污 染土 壤 、 粉煤灰、烟 尘、尾 矿废石 、冶炼炉渣 等固体 废物试 样制备,但 不适用 于测定 其中氯(Cl )元素 的含量 ; 粉末压 片法 适用 于污 泥、 污染土 壤、 粉煤 灰、 烟尘 等固体 废物 试样 制备 。 采用熔融玻璃片法制备并测定 15 种 无 机 元 素 的 方 法 检 出 限 为 5 mg/kg 70 mg/kg ,测定下限为 20 mg/kg280 mg/kg;7 种氧化 物的 方法 检出 限 为 0.01% 0.03% , 测 定下 限 为 0.04% 0
8、.12% 。 采用 粉 末压片法制备并测定 16 种 无 机 元 素 的 方 法 检 出 限 为 2 mg/kg 30 mg/kg , 测 定 下 限 为 8 mg/kg 120 mg/kg ; 7 种氧 化物 的方 法检 出限 为 0.01% 0.03% ,测 定下 限为 0.04% 0.12% 。 详见 附录 A 。 2 规 范性 引用 文件 本标准 引用了 下列 文件或 其中的 条款。 凡是 注明日 期的引 用文件 ,仅 注日期 的版本 适用于 本标 准 。 凡是未 注日 期的 引用 文件 ,其最 新版 本( 包括 所有 的修改 单) 适用 于本 标准 。 HJ/T 20 工业固 体废
9、物采 样制 样技 术规范 HJ 298 危险废 物鉴 别技 术规 范 3 方 法原 理 样品经 熔融 玻璃 片法 或粉 末压片 法制 样, 试样 中各 元素原 子在 波长 色 散 X 射 线荧光 光谱 仪中 经 激 发放射 出特 征 X 射 线谱 线 ,谱线 经重 叠和 基体 效应 校正后 其强 度与 试样 中该 元素的 质量 分数 成正 比 。 通过测 量试 样中 目标 物的 特征 X 射线 谱线 强度, 定 量分析 试样 中各 元素 的质 量分数 。 HJ 1211 2021 2 4 干 扰和 消除 4.1 基体 干扰 样品中 基体 干扰 包括 基体 元素对 目标 元 素 X 射线 谱 线
10、强度 的吸 收和 增强 效应 。通过 经验 系数 法 或 基本参 数法 等数 学解 析方 法计算 处理 后可 减小 这种 基体效 应的 影响 。 常 见基 体 效应校 正方 式参 见 附 录 B 。 4.2 谱线 重叠 干扰 在样品 分析 过程 中, 目标 元素分 析谱 线可 能会 受到 基体中 其他 元素 谱线 的干 扰。 选 择目 标元 素 分 析 谱线时 宜避 免基 体中 其他 元素谱 线的 干扰 , 也 可通 过 分析多 个标 准样 品的 测定 结果计 算谱 线重 叠干 扰 校 正系数 ,用 于消 除干 扰。 常见谱 线干 扰及 谱线 校正 方法参 见附 录 B 。 4.3 颗粒 效应
11、 采用粉 末压 片法 制备 试样 时,样 品的 粒度 、不 均匀 性和表 面结 构等 都会 对目 标元素 的特 征 X 射线 谱线强 度造 成影 响 , 宜 控 制这些 因素 。 实测 样品 粒 度与标 准样 品宜 保持 一致 , 亦 可采 取熔 融玻 璃片 法 减 小或消 除这 些影 响。 5 试 剂和 材料 除非另 有说 明, 分析 时均 使 用符合 国家 标准 的分 析纯 试剂, 实验 用水 为新 制备 的 去离子 水或 蒸馏 水 。 5.1 无水四硼 酸锂 (Li 2 B 4 O 7 ) : 优级 纯。 5.2 无水偏硼 酸锂 (LiBO 2 ) :优 级纯 。 5.3 硝酸锂(LiN
12、O 3 ) 。 5.4 溴化锂(LiBr )。 5.5 硼酸(H 3 BO 3 ) 或高 密度低 压聚 乙烯 粉 。 5.6 硝酸锂溶 液: (LiNO 3 )=220 g/L 。 称取 22.0 g 硝酸 锂(5.3 ) 溶于适 量水 中, 溶解 后加 水定容 至 100 ml ,摇匀 。 5.7 溴化锂溶 液: (LiBr)=60 g/L 。 称取 6.0 g 溴化 锂(5.4) 溶于适 量水 中, 溶解 后加 水定容 至 100 ml ,摇匀 。 5.8 标 准样 品: 市 售有 证 标准样 品。包 括但 不限于 土壤成 分分析 标准 物质系 列、水 系沉积 物成 分分 析 标准物 质系
13、 列、 煤灰 类标 准物质 系列 、铁 矿石 类标 准物质 系列 、矿 渣类 标准 物质系 列。 5.9 塑料环。 5.10 氩气-甲 烷气 : (Ar)=90% 、(CH 4 )=10% ,以 体积分 数计 。 6 仪 器和 设备 6.1 X 射线 荧光 光谱 仪: 波长色 散型 ,具 计算 机控 制系统 。 6.2 粉末压样 机: 压力 3.9 10 5 N 。 6.3 马弗炉: 可加 热至 800 。 6.4 熔融制样 机: 可加 热 至 1200 。 6.5 铂- 金合金 坩埚 :w(Pt)=95% 、w(Au)=5% , 以质 量分数 计。 6.6 铂- 金合金 铸模 :w(Pt)=
14、95%、w(Au)=5% , 以质 量分数 计。 HJ 1211 2021 3 6.7 天平:实 际分 度值 优 于 1 mg。 6.8 非金属筛 :孔 径为 75 m (200 目) 。 6.9 烘箱:温 度可 控制 在 105 5 。 6.10 一般 实验 室常 用仪 器和设 备。 7 样品 7.1 样品 的采 集和 保存 固体废 物样 品的 采集 和保 存按 照 HJ/T 20、HJ 298 的 相关规 定执 行。 7.2 样品 制备 样品风 干 、 粗 磨、 细磨 等 操作按 照 HJ/T 20 、HJ 298 的相关 规定 执行 , 然后 全 部经 过 200 目非 金属 筛(6.8
15、) , 于烘 箱(6.9)中 105 烘干 备用 。 7.3 试样 的制 备 7.3.1 熔 融玻 璃片 法 以 34 mm 样品杯熔 融玻 璃 片制样 为例 : 称取 1.000 g0.005 g 样品(7.2 )与 熔剂 6.700 g0.005 g 无水 四硼 酸锂 (5.1)、 3.300 g 0.005 g 无水偏 硼酸 锂 (5.2 ) 混 合 , 置 于铂- 金 合金 坩埚 (6.5 ) 中 , 加 入 1 ml 硝酸锂 溶 液 (5.6)和 1 ml 溴化锂 溶液 (5.7) , 在马 弗炉 (6.3)中 600 加热 预氧 化 10 min , 然后转入 熔融 制样 机 (6
16、.4 ) , 升温 至 1050 熔融。 熔融 过程 中应 摇动 坩埚将 气泡 赶尽 , 并 使熔 融物混 匀。 将熔 融体 在铂- 金合金 铸模 (6.6 ) 中浇 注 成型。 玻璃 状熔 融样 片应 均匀透 明、 表面 光洁 、无 气泡。 注 : 样品与熔剂稀释比、熔剂 配制比例、熔融时间可根据样品的实际情况调整。 7.3.2 粉 末压 片法 用硼酸 或高 密度 低压 聚乙 烯粉(5.5 )垫 底、 镶边 , 或塑料 环(5.9 )镶 边, 将 约 5 g 样 品(7.2)置 于粉末 压样 机上 ,以 一定 的压力 制成 表面 平整 、无 裂痕的 薄片 。 注: 对于一些不易成形的样品,
17、可提高压力强度和压片时间, 或者加入 10% 20% 的黏结剂 (如微晶纤维素、 硼酸 、 聚乙烯、 石墨等) , 搅拌研磨 混合均匀后加压成形。 校准曲线的标准样品应做同样处理, 样品和黏结剂配制 比 例应保持一致。 8 分 析步 骤 8.1 建立 测量 方法 根据确 定的 目标 元素 选择 并优化 分析 谱线 , 从 仪器 数据库 中选 择最 佳工 作条 件, 主 要包 括元 素 的 分 析谱线 、 X 射 线管 的电 压 和电流 、 分 光晶 体、 准直 器 、 测角 仪、 探测 器、 脉冲 高 度分布 (PHA 或 PHD)、 背景校 正等 ,其 中分 析谱 线谱峰 、背 景点 位置
18、和脉 冲高度 分布 (PHA 或 PHD )可根 据标 准样 品扫 描 结 果调整 确认 。可 根据 仪器 品牌选 择适 当的 参考 条件 ,仪器 参考 条件 参见 附 录 C 。 HJ 1211 2021 4 8.2 校准曲线的 建立 按照与 试样 制备 相同 的操 作步骤 , 将 至少 15 个不 同 质量分 数且 质量 分数 分布 均匀的 标准 样品 (5.8 ) 熔融制 成玻 璃片 或者 压制 成片, 其中 粉末 压片 法按 照固体 废物 类别 , 宜 选择 基体类 似的 标准 样 品 分 别 建 立校准 曲线 。16 种 无机 元 素和 7 种氧 化物 的校 准曲 线范围 参见 附
19、录 D 。在 仪 器最佳 工作 条件 下, 依次 上机测 定 , 记 录目 标元 素 和相关 元素 特征 谱线 强度 。 以 无机 元素 或氧 化物 的 质量分 数为 自变 量 , 以 目 标 元素校 正后 的特 征谱 线强 度为因 变量 , 建立 校准 模 型。 校准 参数 包括 谱线 重 叠干扰 系数 、 基体 效应 校 正 系数、 校准 曲线 斜率 和截 距。 测 定不 明来 源、 不明 基体固 体废 物样 品, 难以 获得标 准样 品时 , 可 参 考 定 性及无 标样 定量 分析 方法 ,参见 附 录 E 。 8.3 测定 按照与 校准 曲线 的建 立(8.2)相 同条 件测 定试
20、样(7.3)。 9 结 果计 算与 表示 9.1 结果 计算 固体废 物样 品中 无机 元素 的质量 分数 (mg/kg)或 氧 化物的 质量 分数 (% ) ,按 照公式 (1 )计 算。 = ( + ) (1 + ) + (1 ) 式中:w i 待 测无 机元 素或氧 化物 的质 量分 数,mg/kg 或% ; i待 测无 机元 素或 氧化 物; k 校准 曲线 的斜 率; I i 待 测无 机元 素或 氧化 物的 X 射线 谱线 强度,kcps ; ij 谱 线重 叠校 正系 数 ; j基 体校 正元 素; I m 谱 线重 叠的 理论 计算 强度; m 谱 线重 叠元 素; ij 基体
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- HJ 12112021 固体废物 无机元素的测定 波长色散 射线荧光光谱法 1211 2021 无机 元素 测定 波长 色散 射线 荧光 光谱
