优化污泥生物炭中总元素分析的消化方法

《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》：Optimization of digestion methods for total elemental analysis in sewage sludge biochars

　　

摘要

背景

污水污泥生物炭（SSBC）复杂的化学结构和难以处理的性质给确定其真实总元素含量带来了重大挑战。直接湿法消化方法往往无法完全分解其基质，而光谱技术则受到强烈干扰和有限灵敏度的限制。

结果

本研究探索了一种新的方法，将干灰化（DA）与两种不同的消化方法相结合：王水（AR）和氢氟酸与硝酸（HF）。作为参考方法，采用了无需样品溶解的仪器中子活化分析（INAA）。INAA技术能够测定铝（Al）、砷（As）、钙（Ca）、铬（Cr）、铜（Cu）、铁（Fe）、钾（K）、锰（Mn）、镍（Ni）和锌（Zn）的含量。干灰化后进行氢氟酸消化（DA?+?HF）的方法比干灰化后使用王水（DA?+?AR）或湿法消化方法表现更好，尤其是对于铝（Al）、铬（Cr）和钾（K），使用DA?+?AR时这些元素的含量被显著低估。回归模型显示，对于所有研究的元素，DA?+?HF与INAA之间的相关性非常强（R² ≥ 0.9）。热解温度（高达820°C）对DA?+?HF的分解效果没有显著影响。然而，DA?+?HF仍然无法完全溶解刚玉（Al₂O₃）和二氧化钛（TiO?），这两种物质对氢氟酸具有抗性，并且存在于SSBC中。

结论

研究结果支持DA?+?HF是处理SSBC最有效的方法，尽管在完全溶解某些矿物残留物方面仍存在挑战。这也突显了氢氟酸在准确测定污水污泥生物炭总元素含量中的关键作用。这些见解对于确保准确评估SSBC中的潜在有毒元素（PTEs）和营养物质至关重要，从而促进其在农业中的安全应用。

图形摘要

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