降低不同批次再生聚乙烯塑料中重金属含量的实验分析

降低不同批次再生聚乙烯塑料中重金属含量的实验分析

梁伟俊

广东诚爱检测技术有限公司

前言

无论工业、农业，还是日常生产生活中，塑料应用非常普遍，其除了质量轻、不易腐蚀外，还具备非常强的保温性能，便于携带。塑料需求增多，使每年的废弃量特别大，对环境、空气产生了严重污染。依托塑料再生利用可以解决资源短缺、环境污染等问题，推进生态文明及循环经济发展建设。尽管如此，废旧塑料二次利用中，废气、废水、废渣的产生量非常大，污染严重，重金属等有毒有害物质也不能彻底根除，当外部温度过高时，会对环境产生严重污染。

具体而言，镍的毒性大，又是生物体必须的微量元素，稍有不慎，便会导致植物生长发育不良，或者，对植物内部各组织产生破坏，使之死亡。有时候，植物受外部环境影响，会富集大量的镍，一旦超标，对食物链产生干扰。最常见的情况是哺乳类动物不慎吸入镍尘，侵入肺部，发生浮肿出血、毛细管壁变性等情况，或者引发呼吸系统疾玻故而，再生塑料的应用一定要谨慎，以免铜、镍等危害环境、水体、土壤等。依托专业技术手段，对各批次再生塑料中的重金属含量进行科学检测，选出含量最低者，开展大批量生产，为人员、环境安全提供保障，减少环境污染和资源浪费问题。

不同批次再生聚乙烯塑料中重金属含量情况的测量和研究过程非常复杂，需要考量的相关内容比较多，实施过程严谨。该背景下，除了考量仪器和试剂之外，还要明确正确的检测方法、实验室环境、实验原理、试样制备及标准曲线建立方法、试样浓度检测等具体情况。采用专业方法，对各实验环节进行严格把控，得出最佳试验方法，了解再生聚乙烯塑料中铜、镍等重金属含量情况，将其危害降到最低，使这一实验能够顺利开展。

1.实验过程

仪器和试剂。本实验中，会用到微波消解仪、TAS火焰原子吸收分光光度计等。除此之外，还包含电热板、空气压缩机等基础设备设施等。实验操作中，还会选用浓盐酸、高氯酸、氢氟酸、浓硝酸等各类试剂及镍、铜标准溶液，四类不同再生批次聚乙烯塑料颗粒。

检测方法。具体实验操作中，无论重金属铜，还是镍，均选用火焰原子吸收分光光度法进行测定。

实验室环境。综合考量各实验要素，分别把实验室温度和相对湿度控制为21℃和63%。实验室还要具备良好的排风效果。温湿度与各类仪器使用要求相符。

实验方法及原理。依据实验要求，选定酸微波，消解再生聚乙烯塑料。在该过程中，塑料内的重金属铜、镍受乙炔-空气火焰影响，呈原子状态，它的基态原子会选择性吸收铜、镍特征辐射谱线。其中，无论镍，还是铜的质量浓度均已知，为0-5mg/L，它们的质量浓度越高，吸收强度越大[1]。

制备试样。采用专业方法，对聚乙烯塑料进行粉碎处理，使之以固体颗粒形式存在。选定0.1-0.5g，在对应的微博消解罐中，放入再生聚乙烯，浸入些微去离子水，再依次添加浓硝酸、浓盐酸、氢氟酸等各6mL、2mL、3mL，确保微博消解罐保护装置正常，按升温程序，对其进行消解处理。完成消解工作后，使之冷却，再添加高氯酸，以1mL为宜，放置在电热板上，加热处理，设定温度150-160℃，恒温加热直至有浓烟出现，消解物处于非流动状态，将坩埚取下，使用一些蒸馏水，把坩埚内壁冲洗干净，再添加1mL浓硝酸溶液，使其将可溶性残渣溶解掉，再放到50mL容量瓶内，当其完全冷却之后，使用蒸馏水，对其进行定容，直至到标线处。空白溶液的配置方法与上述流程一致。

建立标准曲线。各选10mL铜、镍标准溶液，放置到100mL容量瓶内，再选定1%硝酸对其进行定容，将其作为混合标准溶液，分别对标准系列含镍和铜进行配置。在仪器条件已知的情况下，按从小到大的顺序，由各浓度梯次，依次吸入混合溶液，并将与之相对应的吸光度测量出来，分别把各元素标准浓度和对应吸光值作为横、纵坐标，在各条件已知的情况下，把重金属铜、镍标准曲线绘制出来。铜和镍的标准曲线，如图1和图2所示[2]。该环境下，溶液含量分别为0/mg·L-1、0.2/mg·L-1、0.5/mg·L-1、1.0/mg·L-1、2.0/mg·L-1、3.0/mg·L-1、5.0/mg·L-1时，铜和镍的吸光度分别为-0.001、0.028和0.016、0.073和0.044、0.141和0.088、0.253和0.163、0.390和0.238、0.654和0.381。当线性范围是0-5.00mg/L时，与实验要求吻合。

试样浓度检测。空白是1%硝酸，选定火焰原子吸收分光光度法，从经微波消解制成的试样中选取一些，进行检测，根据结果，准确判断试样内部各批次再生聚乙烯塑料的各重金属元素浓度及含量。

2.结果与讨论

2.1方法准确度

选定一浓度标准样品，将测量次数控制为4次，分别把平均值和相对误差计算出来。套用下列公式，采用质量控制样品测试结果相对误差，对准确度进行表示。

上式中，第i个对某一浓度质量控制样品测试的平均值由Xi表示，μ指代样品浓度或者含量，REi指的是第i个对某一浓度质量控制样品测试的相对误差。

该实验操作中，选定水质中的铜、镍质量控制样品，作为测量指标，分别得出铜、镍测量结果和相对误差。经计算，得出标准样品浓度，确保测试结果与相关要求吻合[3]。

2.2测定试样

采用正确的方法，对标准曲线进行制作。该过程中，由低至高，对溶液进行等梯度设置。完成上述工作后，选定1%硝酸，将其作为空白。随后，严格测量这一曲线，确定其是否准确。样品经微波消解结束后，按照与之相对应的编号，开展准确测量，把微波消解空白作为空白，获取测定结果。上述一系列工作均测量完成后，优选正确的火焰原子吸收分光光度法，把各条件下重金属铜、镍含量计算出来。公式如下：

上式中，ω指代的是固体废物中元素含量，ρ1和ρ2分别指代由校准曲线获取的测定试样中元素质量浓度和实验室空白试样中元素质量浓度。消解之后的试样定容体积由υ0表示。m1、m2、m3分别指代在实验中称取的固体废物样品、干燥之后的固体废物样品及过筛试样的称取量[4]。

3.发展前景

在我国，废塑料再利用非常普遍，相关数据显示，国内废塑料进口量占据全球废塑料出口的一半。自2017年实施"禁废令"后，国内再生塑料行业得到的"洋垃圾"越来越少，工业来源的废塑料资源也禁止进口。这恰恰体现了研究不同批次再生聚乙烯塑料中重金属含量的重要性。

未来，把废弃的塑料制品作为原料，将其加工成市场紧俏的再生颗粒，达到良好的资源利用效果，实现良性循环。再生颗粒的原料来源非常广，诸如，农膜、食品包装袋、编织袋、饮料瓶、塑料盆、车辆保险杠、家用电器外壳等。采取就地收购、加工的方式，使之以再生颗粒形式存在，成本低，效果好，还能够减少环境污染，极具经济和环保效益，这对该行业发展非常有利。

4.结语

综上，优选火焰原子吸收分光光度法，应用到具体实验中，对各批次再生聚乙烯塑料铜、镍含量进行测量，准确度高，虽有标准偏差，但并不是很大。在处理中，也不会用到太多样品，充分发挥密闭消解体系作用和优势，将易挥发物质的损失降到最低，通过这种方式，有效保存样品中无机物。经研究可知，1号批次再生聚乙烯塑料中，并没有检测出重金属铜、镍含量，2、3、4号批次仅检测中铜含量，无重金属镍。由研究结果可知，倘若再生聚乙烯塑料源自于电线皮，去皮过程中因把铜芯破坏，以至于铜含量过高。实际操作中，优选1号批次再生聚乙烯，确保人体健康及生态环境安全。除此之外，还要依托专业方法和技术手段，灵活检测1号批次再生聚乙烯塑料成品，确保实验过程更加严谨，得出准确的实验结果，降低后续各实验环节操作难度，实现最终目标，为后期各项研究工作的开展奠定良好的基矗

参考文献：

[1]孙秋香，宋庆军，等.能量色散荧光光谱仪测定聚乙烯塑料中铅含量的研究[J].信息记录材料，2017（12）:29-30.

[2]常蓬勃，贾琳.不同农业种植模式下土壤中重金属镉、铅的含量变化研究[J].北京农业，2016（6）:33-34.

[3]李国昌，周林平.聚乙烯护套料炭黑含量检测结果异常情况的研究[J].现代传输，2018，No.183（03）:70-72.

[4]张玉霞，梁青，等.添加型光降解聚乙烯塑料性能研究[J].塑料科技，2017，45（7）:77-80.