石膏及石膏制品中鍶含量測(cè)定方法的研究

孟 昊,劉紹從,孫書軍

(1.中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院,天津 300131;2.天津出入境檢驗(yàn)檢疫局)

石膏及石膏制品中鍶含量測(cè)定方法的研究

孟 昊1,劉紹從2,孫書軍2

(1.中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院,天津 300131;2.天津出入境檢驗(yàn)檢疫局)

鍶是石膏及石膏制品中常見的雜質(zhì)元素,鍶的同位素中鍶 85、鍶 89和鍶 90等都具有放射性且半衰期較長(zhǎng),對(duì)人體有較大危害。傳統(tǒng)的測(cè)定鍶含量方法不適宜石膏及石膏制品中鍶含量的測(cè)定;采用電感耦合等離子原子發(fā)射光譜 (ICP-AES)法來測(cè)定石膏及制品中鍶含量,具有快速、準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好的特點(diǎn),符合檢驗(yàn)檢疫行業(yè)要求。

石膏;鍶;電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法

石膏的主要成分為二水硫酸鈣,石膏板以石膏為主要材料,廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)。鍶是石膏及石膏制品中常見的雜質(zhì)元素,鍶的同位素中鍶 85、鍶89和鍶 90等都具有放射性且半衰期較長(zhǎng)。歐盟89/106/EEC號(hào)建筑指令,規(guī)定各種石膏板產(chǎn)品出口歐盟需要 CE認(rèn)證,其中對(duì)放射性元素做了嚴(yán)格的限制。因此建立進(jìn)出口石膏及石膏制品中鍶含量測(cè)定方法對(duì)于維護(hù)人民生命健康,減少石膏及石膏制品出口企業(yè)損失,應(yīng)對(duì)國(guó)外對(duì)中國(guó)產(chǎn)品可能的信任危機(jī)具有重要意義。目前鍶的測(cè)試方法主要有EDTA絡(luò)和滴定法、同位素法[1-2]和原子吸收法[3-4]。絡(luò)和滴定法屬常量分析范疇,不適合殘留分析;同位素法一般用于鹽礦中多種放射性元素分析,樣品前處理繁瑣,而石膏及制品中所含放射性元素較少、水平較低,同位素法也不適合檢驗(yàn)檢疫快速、準(zhǔn)確檢測(cè)要求;原子吸收法用于微量鍶含量的測(cè)定,從基體和含量水平上看適合石膏及制品中鍶含量的測(cè)定。筆者采用電感耦合等離子原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法來測(cè)定石膏及制品中鍶含量,具有快速、準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好的特點(diǎn),符合檢驗(yàn)檢疫行業(yè)要求。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

本方法使用的儀器為美國(guó)Leeman公司的 Prodigy型電感耦合等離子原子發(fā)射光譜儀,經(jīng)過試驗(yàn),優(yōu)化了儀器參數(shù),如表 1所列。關(guān)于譜線選擇,鍶的測(cè)定譜線有 4條,分別為 216.596,346.446,407.771,421.552 nm。通過試驗(yàn)比較,216.596,407.771 nm處的干擾最小且儀器信號(hào)強(qiáng)度較高,所以推薦這兩條譜線為測(cè)定譜線。在確定了方法后,考察了方法的最小檢出限、回收率和標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)。最小檢出限:測(cè)定空白溶液 10份,按照 3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算,本方法檢出限為0.000 4%。

表 1 I CP-AES儀器參數(shù)和工作條件

1.2 主要試劑

硝酸溶液 (1.42 g/mL);鹽酸 (1+1);氫氟酸(1.14 g/mL);高氟酸 (1.14 g/mL);硫酸鈣 (分析純);鍶標(biāo)準(zhǔn)溶液 (500 mg/L)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 系列鍶標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

分別稱取 0.500 0 g硫酸鈣作為基體,置于燒杯中,加入鹽酸 20 mL,加熱至沸騰,保持 10 min,冷卻,轉(zhuǎn)移至 100 mL容量瓶中。將鍶標(biāo)準(zhǔn)溶液移入上述容量瓶中,以水稀釋至刻度,使鍶元素質(zhì)量濃度分別為 0,0.5,1.0,2.0,5.0 mg/L,混勻備用。

1.3.2 試樣

試樣粒度≤0.2 mm,于 100～105℃干燥 2 h,置于干燥器中冷卻至室溫。

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

設(shè)置儀器的最佳分析條件,調(diào)節(jié)儀器至最佳工作狀態(tài),測(cè)定校準(zhǔn)系列溶液中鍶元素在分析線處的光譜強(qiáng)度。以鍶的光譜強(qiáng)度為縱坐標(biāo),以鍶的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)繪制校準(zhǔn)曲線。

1.3.4 試樣處理

稱取約 0.5 g試樣,精確至 0.000 1 g。將試樣置于 250 mL聚四氟乙烯燒杯中,加入硝酸 10 mL,氫氟酸 10 mL,加熱至樣品完全溶解,加入高氯酸5 mL,加熱至高氯酸煙冒出,冷卻,稀釋,過濾,濾液轉(zhuǎn)移至 100 mL容量瓶中,以水定容,混勻。

1.3.5 空白溶液

稱取約 0.5 g(精確至 0.000 1 g)硫酸鈣代替試樣,按試樣處理步驟處理,配制空白溶液。

1.3.6 試樣的測(cè)定

按照實(shí)驗(yàn)要求和儀器情況,設(shè)置儀器的最佳分析條件,調(diào)節(jié)儀器至最佳工作狀態(tài),點(diǎn)燃等離子炬30 min后,測(cè)定空白溶液和試樣溶液中鍶元素的光譜強(qiáng)度,從校準(zhǔn)曲線上計(jì)算出鍶元素的濃度。

1.3.7 結(jié)果計(jì)算

按下式計(jì)算鍶的質(zhì)量分?jǐn)?shù):

式中:w為鍶的質(zhì)量分?jǐn)?shù),%;ρx為從校準(zhǔn)曲線上查得的試樣溶液中鍶的質(zhì)量濃度,mg/L;ρ0為從校準(zhǔn)曲線上查得的空白溶液中鍶的質(zhì)量濃度,mg/L;V為試樣溶液的體積,mL;m為試樣的質(zhì)量,g。

計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字。在重復(fù)性條件下獲得的兩次獨(dú)立結(jié)果的絕對(duì)差值不得超過算術(shù)平均值的 15%。在再現(xiàn)性條件下獲得的兩次獨(dú)立結(jié)果的絕對(duì)差值不得超過算術(shù)平均值的 20%。

2 結(jié)果與討論

在已知鍶含量的實(shí)際樣品中,定量添加鍶標(biāo)準(zhǔn)溶液,測(cè)定并計(jì)算方法的回收率為 97%～103%;本方法標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù) r>0.999 8,結(jié)果表明這些參數(shù)符合微量鍶含量的定量分析要求。為了確定方法的重復(fù)性和再現(xiàn)性,選擇了 4種樣品分別做了實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室間的再現(xiàn)性實(shí)驗(yàn),參加協(xié)同實(shí)驗(yàn)的有系統(tǒng)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室 3家,社會(huì)權(quán)威實(shí)驗(yàn)室 3家。

2.1 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)

選擇 4個(gè)鍶含量不同的石膏板樣品進(jìn)行重復(fù)性實(shí)驗(yàn),每個(gè)樣品測(cè)定 12次,根據(jù) GB/T 6379.2—2004標(biāo)準(zhǔn)[5]對(duì)此方法的重復(fù)性 r進(jìn)行了計(jì)算,結(jié)果見表 2。

表 2 I CP-AES實(shí)驗(yàn)室內(nèi)數(shù)據(jù)

2.2 協(xié)同實(shí)驗(yàn)

對(duì) 4個(gè)不同鍶含量的石膏制品分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室間的協(xié)同試驗(yàn),參加的實(shí)驗(yàn)室共有 6個(gè),結(jié)果匯總后,按 GB/T 6379.2—2004標(biāo)準(zhǔn)[5]對(duì)此方法的再現(xiàn)性 R進(jìn)行了計(jì)算,結(jié)果見表 3。

表 3 ICP-AES實(shí)驗(yàn)室間數(shù)據(jù)

注:上標(biāo) 1～6指實(shí)驗(yàn)室 1～6的數(shù)據(jù)。

從表 2和表 3可以看出:1)重復(fù)性實(shí)驗(yàn)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍為 2.57%～7.36%,再現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍為 3.2%～10.5%,結(jié)果表明在測(cè)試的含量范圍內(nèi),該方法的重復(fù)性和再現(xiàn)性符合定量分析的要求。2)上述方法具有快速、準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好的特點(diǎn),符合檢驗(yàn)檢疫行業(yè)要求。

[1] GB 11221～11223—2000 生物樣品灰中銫 -137、鍶 -90和鈾的分析方法[S].

[2] GB/T 17672—1999 巖石中鉛、鍶、釹同位素測(cè)定方法[S].

[3] GBZ/T 160.19—2004 工作場(chǎng)所空氣有毒物質(zhì)測(cè)定鍶及其化合物[S].

[4] SN/T 1732.11—2006 煙花爆竹用焰火藥劑[S].

[5] GB/T 6379.2—2004 測(cè)量方法與結(jié)果的準(zhǔn)確度[S].

Study on determ ination of strontium content in gypsum and gypsum products

Meng Hao1,Liu Shaocong2,Sun Shujun2
(1.CNOOC Tianjin Chem ical Research&Design Institute,Tianjin300131,China;2.Tianjin Eniry-Exit Inspection&Quarantine Bureau)

Strontium is a comman impurity element in gypsum and gypsum products.It does great harm on human body because its isotopes,such as Sr 85,Sr 89,and Sr 90,have a longer radioactive half-life.Traditionalmethod of determination of strontium content is not suitable for gypsum and gypsum products.Inductively coupled plas ma atomic emission spectrometry(ICP-AES)was used to determine strontium content in gypsum and gypsum products.This method is fast,accurate,and reproducible,which can meet the requriements of inspection and quarantine.

gypsum;strontium;inductively coupled plasma atomic emission spectrometry(I CP-AES)

TQ132.33

A

1006-4990(2010)01-0060-03

2009-07-21

孟昊 (1982— ),男,碩士研究生,工程師,主要從事化工分析和安全評(píng)價(jià)工作。

聯(lián)系方式:mlmane@163.com