ICP-AES同時(shí)測(cè)定碳酸鈣中鐵、錳、鉛、鎘、鉻等10種金屬元素

郝媛媛，孫有娥，程春艷，方勤，姜開成，石玲玲

（國(guó)家非金屬礦深加工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，安徽池州 247000）

碳酸鈣是一種重要的無機(jī)礦物，是石灰?guī)r石和方解石的主要成分。碳酸鈣又分為重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、膠體碳酸鈣和晶體碳酸鈣。近年來隨著碳酸鈣大量用于食品、醫(yī)藥、化妝品及化工品工業(yè)中，碳酸鈣的質(zhì)量安全問題越來越多地受到人們的關(guān)注，尤其是這些產(chǎn)品中有毒重金屬元素的含量問題。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)碳酸鈣中重金屬限量要求因碳酸鈣的使用領(lǐng)域不同而有所差異，主要表現(xiàn)在對(duì)鐵、錳、鉛、鎘、鉻、砷、汞、鋇、鎂、銅等10種金屬元素限量[1–7]。這些金屬元素往往通過分光光度計(jì)法、原子吸收法、原子熒光法、砷斑法等單一元素測(cè)定，檢驗(yàn)過程繁瑣并且試劑消耗量大，筆者參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及文獻(xiàn)[8–15]，總結(jié)出一種能同時(shí)測(cè)定各類碳酸鈣中鐵、錳、鉛、鎘、鉻、砷、汞、鋇、鎂、銅等10種金屬元素的電感耦合等離子體發(fā)射光譜法，該法靈敏度高，測(cè)定結(jié)果可靠。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子發(fā)射光譜儀：Optima 7300 DV ICP型，美國(guó)PE公司；

恒溫電熱板：上海啟威電子有限公司；

鐵、錳、鉛、鎘、鉻、砷、汞、鋇、鎂、銅單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：濃度均為1 000μg/mL，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；

硝酸、鹽酸：優(yōu)級(jí)純；

氬氣：純度為99.999%；

實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的工作條件列于表1。

表1 儀器工作條件

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確稱取碳酸鈣樣品1.0～2.0 g（精確至0.001 g）于150 mL小燒杯中，先用少許水濕潤(rùn)，再加入硝酸（1+4）溶液30 mL，加熱煮沸，冷卻，轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，過濾，過濾液待測(cè)定。同時(shí)做空白試驗(yàn)。在1.2儀器工作條件下，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液、待測(cè)樣溶液、空白溶液進(jìn)行測(cè)定。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

利用金屬元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制10種元素不同濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，按1.2儀器條件進(jìn)行測(cè)定，以元素濃度為橫坐標(biāo)，以發(fā)射強(qiáng)度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。各金屬元素標(biāo)準(zhǔn)溶液系列濃度見表2。

表2 10金屬元素標(biāo)準(zhǔn)溶液系列濃度 μg/mL

2 結(jié)果與討論

2.1 分析譜線的選擇

針對(duì)每一待測(cè)元素，選擇靈敏度較高的譜線，用混合標(biāo)準(zhǔn)溶液在各分析線波長(zhǎng)處依次掃描并做對(duì)照，觀察有無干擾峰，并記錄譜線信號(hào)和背景強(qiáng)度，比較同一元素幾條可選分析線的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從中選定無干擾和信噪比高的譜線作為分析線，各元素的分析譜線見表3。

表3 待測(cè)元素的分析線 nm

2.2 消解方法的選擇

實(shí)驗(yàn)室常用的消解方法主要有濕法消解、高壓消解和微波消解。日常檢測(cè)工作中要檢測(cè)的碳酸鈣主要為應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)藥、食品等方面的碳酸鈣成品，組成成分相對(duì)單一，基質(zhì)干擾較小，因此在實(shí)驗(yàn)中直接采用酸溶解法進(jìn)行樣品前處理。

2.3 樣品消解液的選擇

分別采用鹽酸（1+1）、硝酸（1+4）直接溶解樣品，加熱煮沸，冷卻后進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用硝酸（1+4）直接溶解樣品時(shí)，基質(zhì)干擾較少。因此樣品前處理采用硝酸（1+4）直接溶解樣品，加熱煮沸，冷卻后測(cè)定。

2.4 工作曲線方程與檢出限

對(duì)表2中系列標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，以各元素的濃度x（μg/mL）對(duì)發(fā)射強(qiáng)度（y）進(jìn)行線性回歸，得10種金屬元素的回歸方程、線性相關(guān)系數(shù)見表4。選定3個(gè)低濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，對(duì)每一濃度水平分別重復(fù)測(cè)定6次，求出每個(gè)濃度測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差s1，s2，s3，用線性回歸法作出回歸曲線，求出濃度為零時(shí)空白樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差s0，以3s0所對(duì)應(yīng)的濃度作為方法的檢出限。結(jié)果見表4。

表4 10種金屬元素的線性回歸方程及檢出限

2.5 回收率與精密度試驗(yàn)

分別取從市場(chǎng)上采購(gòu)的食品級(jí)碳酸鈣、飼料級(jí)碳酸鈣、涂料級(jí)碳酸鈣樣品各一份，按1.3實(shí)驗(yàn)方法處理后，在選定的儀器條件下進(jìn)行測(cè)定。然后進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)。每一樣品平行測(cè)定6次，結(jié)果見表5。

表5 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果(n=6)

由表5可知，10種金屬元素的平均回收率為91.8%～99.7%，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.03%～4.85%，該方法精確度較高。

3 結(jié)語

依據(jù)碳酸鈣相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及文獻(xiàn)，結(jié)合碳酸鈣日常檢測(cè)工作需求，建立了一種能同時(shí)測(cè)定各類碳酸鈣中10種金屬元素的電感耦合等離子體發(fā)射光譜方法。該方法簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)、靈敏度高，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，適用于檢測(cè)機(jī)構(gòu)日常的碳酸鈣檢測(cè)工作，檢測(cè)效率高。

[1] GB 1898–2007 食品添加劑碳酸鈣[S].

[2] GB/T 19281–2003 碳酸鈣分析方法[S].

[3] GB/T 19590–2011 納米碳酸鈣[S].

[4] HG 2940–2000 飼料級(jí)輕質(zhì)碳酸鈣[S].

[5] HG/T 2226–2010 普通工業(yè)沉淀碳酸鈣[S].

[6] HG/T 2567–2006 工業(yè)活性沉淀碳酸鈣[S].

[7] HG/T 2776–2010 工業(yè)微細(xì)沉淀碳酸鈣和工業(yè)微細(xì)活性沉淀碳酸鈣[S].

[8] 應(yīng)騰遠(yuǎn)，劉文甫，孫富濤，等.ICP–AES法同時(shí)測(cè)定錳礦石中鐵、鋁、鈦、鈣、鎂、磷、鋇、鉛的含量[J].化學(xué)分析計(jì)量，2012，21(1):27–30.

[9] 張修景.微波消解–ICP–AES測(cè)定鎂合金中10種雜質(zhì)元素[J].化學(xué)分析計(jì)量，2012，21(1): 58–60.

[10] 王靜.電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法測(cè)定電鍍鉻溶液中銅、鐵、鋁及鎳元素的含量[J].化學(xué)分析計(jì)量，2012，21(3): 69–70.

[11] 李琳.電感耦合等離子質(zhì)譜儀測(cè)定碳酸鈣中痕量鉛[J].當(dāng)代化工，2008，37(2): 173–174.

[12] 胡曉靜，曾澤，王長(zhǎng)安，等.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定滑石粉中酸溶金屬元素鎘錳鋅銅[J].冶金分析，2011，31(9): 7–10.

[13] 李建，計(jì)輝，錢玉萍.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP–OES）同時(shí)測(cè)定活性炭中鋁、鈷、鎘、銅、鐵、錳、鈉、磷、硫10種元素[J].中國(guó)無機(jī)分析化學(xué)，2012，2(1): 58–60.

[14] 李京.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定電石中鐵、硅、鋁、鈦[J].理化檢驗(yàn)：化學(xué)分冊(cè)，2012，48(1): 98–99.

[15] 趙雪蓉，仇薪越，趙彤彤，等.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定鉻礦石中硅、鋁、鎂、鐵[J].理化檢驗(yàn)：化學(xué)分析，2012，48(4): 27–428.