硫酸碳化-酸溶法消解ICP-AES測定纖維中的鋅微量元素

潘 艷，周學軍

（安徽工業(yè)大學 現(xiàn)代分析測試中心，安徽 馬鞍山243002）

0 前 言

隨著現(xiàn)代生活水平的提高，人們對于具有健康功能的纖維面料的追求越來越多。鋅元素是人體必需的一種微量元素，在纖維中加入鋅元素,對維護身體健康與皮膚清潔有顯著效果。含有鋅合成纖維的面料耐洗、易染色，并且能保證鋅元素的功能長久有效。除了具有呵護皮膚以及功效持久的特點外，該合成纖維還具有舒壓、理療、減輕皮膚瘙癢和過敏癥狀的效果。目前一些高品質(zhì)的纖維材料加入納米氧化鋅既可以抗菌也可以抗紫外線。所以測定纖維中的鋅含量對于高品質(zhì)的纖維生產(chǎn)工藝的改良至關(guān)重要。目前鋅元素的分析手段主要有X射線熒光光譜法[1]、原子吸收光譜法[2]、電感耦合等離子體光譜等[3]。X射線熒光光譜法前處理簡單，樣品無需消解，節(jié)省了時間，對環(huán)境無酸污染，但是對于微量元素的檢測靈敏度不夠；原子吸收光譜法儀器投入與運行成本低，靈敏度和精確度較好，但許多元素的測量需要加電離抑制劑和釋放劑；電感耦合等離子體光譜靈敏度高，精確度好，譜線簡單且測定線性范圍寬，基體干擾小。

纖維作為一類最難溶解的試樣，其試樣的消解主要有灰化法、酸溶法、微波消解法等，但是這些消解方法都有一定的局限性?；一囟雀呤挂恍┰負]發(fā)，造成不可控制的損失；酸溶及微波消解對于難消解的樣品則無法使得樣品完全溶解。目前纖維中的鋅元素的測定尚未見報到，本文采用硫酸碳化-酸溶法消解樣品具有快速、高效，樣品溶解完全。測定結(jié)果完全能滿足分析要求。

1 實驗部分

1.1 儀器及工作條件

ICP-AES為日本島津公司生產(chǎn)的ICP-7510型光譜儀（可控溫電爐，富勒姆超純水系統(tǒng)），儀器工作參數(shù)如表1。

表1 ICP-AES工作參數(shù)

1.2 實驗試劑

硝酸（65%）為優(yōu)級純，高氯酸為分析純。所用標準溶液鋅購于北京鋼研納克檢測技術(shù)有限公司，根據(jù)需要稀釋到合適濃度。

1.3 樣品前處理

1.3.1 樣品制備

將纖維剪碎，稱取0.1g樣品分別用微波消解及硫酸碳化-酸溶法兩種方法消解纖維。

1.微波消解：加入少許去離子水潤濕樣品，在通風櫥中，沿著消解罐壁加入2ml的過氧化氫，搖勻，對樣品進行預(yù)消解，并過夜。再向消解罐內(nèi)緩慢加入10ml王水（v鹽酸：v硝酸=3：1），搖勻，使酸與樣品完全混合，蓋上內(nèi)蓋，擰緊罐蓋，加上防爆膜，放入微波消解儀中，待一切準備完好，按照表2的壓力和時間運行。消解結(jié)束待徹底冷卻后取出消解罐，將消解好的溶液過濾定容至50ml容量瓶中，待測。

表2 微波消解儀壓力和消解時間

2.硫酸碳化-酸溶法消解：稱取0.1g纖維置于25ml燒杯中加入2ml濃硫酸進行低溫碳化。之后將燒杯放在電爐上加熱使纖維完全碳化，此時有大量的氣體冒出。試樣變成黑色殘?zhí)?，當煙冒盡，取下燒杯待冷卻至室溫后加入5ml水、5ml硝酸和1ml高氯酸于燒杯中，使用電爐加熱至樣品溶液變澄清，把樣品蒸干后加入2ml水和5ml硝酸加熱溶解后冷卻至室溫，定容測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品分解方法

纖維樣品分解技術(shù)大致可分成3種基本方式：灰化法、酸溶法、微波消解法。雖然灰化法對纖維樣品可以進行全分解并且簡單、快捷，但主要的缺點是會引起一些元素的揮發(fā)損失， 如As、Hg、Se、Cd、Pd、Zn等。為了組織分析物揮發(fā)，通常在灰化中加入硝酸鹽作為助灰化劑。分析物轉(zhuǎn)化為易溶的硝酸鹽，但是鹽類的增加使得背景增加檢出限變差。微波消解因其加熱快、溫度高、消解能力強、消耗酸少、污染少、空白值小和可避免揮發(fā)樣品的損失等優(yōu)點，目前被廣泛使用，但是對于難消解的樣品其消解效果不如濕法消解好。本實驗中的纖維微波消解法消解不完全，纖維的消解此法會使測定結(jié)果誤差較大。所以選用硫酸碳化-酸溶法消解方法，在樣品中加入濃硫酸在電爐上加熱至纖維逐步裂解碳化，大量的煙冒出后，試樣變成黑色殘?zhí)?，當煙冒盡取下燒杯冷卻，加入5ml水、5ml硝酸和1ml高氯酸，開始消解溫度較低時硝酸起到主要的作用，隨著消解溫度的越來越高，高氯酸分解，產(chǎn)生的白色煙霧使殘?zhí)纪耆?，樣品溶液變得澄清，此法適用于纖維樣品的消解。

2.2 樣品分析

實驗中選擇鋅的3條分析線，考慮靈敏度及背景，其它元素的干擾等因素，依據(jù)實驗結(jié)果表明分析線213.8nm，靈敏度最高，分析結(jié)果干擾最小，檢測線最低。配置鋅的一系列標準溶液，使其把測定值包含在標準曲線內(nèi)。質(zhì)量濃度為橫坐標，儀器響應(yīng)值為縱坐標，繪制標準曲線，標準曲線的回歸方程y=12.694x、相關(guān)系數(shù)0.99981、檢出限0.07841mg/L?；灸軡M足痕量重金屬檢測要求。

2.3 實驗結(jié)果

取同一纖維樣品采用灰化法、濕法、微波消解方式處理樣品，用ICP-AES法測定結(jié)果如表3。

表3 不同消解方法的測定結(jié)果

結(jié)果表明，微波消解法的誤差最大，其主要原因是纖維樣品在微波中消解不完全；灰化法的誤差主要由于灰化溫度較高導(dǎo)致鋅元素的部分揮發(fā)；硫酸碳化-酸溶法測定符合標準值，主要由于樣品消解完全，消解過程無元素的損失，所以此法適用于纖維樣品中鋅的測定。

2.4 精密度與加標回收試驗

測定3組不同的纖維樣品，按照硫酸碳化-酸溶法消解法測定鋅含量，對鋅金屬元素進行加標回收實驗。試驗結(jié)果見表4，可知樣品回收率滿足質(zhì)量控制的相關(guān)要求。

表4 精密度與加標回收試驗結(jié)果

3 結(jié) 語

通過低溫碳化，使纖維變成碳殘渣，在消解過程中加入適當?shù)南跛峒案呗人幔S著溫度的不斷升高充分發(fā)揮了硝酸及高氯酸的消解及氧化功能，優(yōu)點比較明顯。

1.所有的纖維樣品完全溶解，使待測元素完全溶解在待測溶液中。

2.濕法消解溫度較灰化法要低，避免了鋅元素的揮發(fā)。

3.采用硫酸先碳化樣品，避免直接加入高氯酸可能爆炸的危險。

4.纖維中的重金屬元素的測定尚未見報到，硫酸碳化-酸溶法測定鋅元素的標準曲線線性好，檢測限低，回收率在質(zhì)量控制范圍內(nèi)，具有較高的精密度和準確度。

因此，該方法是一種良好的纖維中重金屬檢測方法。

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