電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定內(nèi)外墻涂料中的鈦、鈣、鋅、鎂和硅

包楚才 陳紀(jì)文 劉付建

(廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，廣東 佛山 528300)

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定內(nèi)外墻涂料中的鈦、鈣、鋅、鎂和硅

包楚才 陳紀(jì)文 劉付建

(廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，廣東 佛山 528300)

采用酸消解，對(duì)內(nèi)外墻涂料中的顏填料進(jìn)行前處理，建立了電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定內(nèi)外墻涂料中鈦、鈣、鋅、鎂和硅的方法。探討了在制樣及測試過程中的影響因素、方法的檢出限和方法的精密度，實(shí)驗(yàn)證明精密度(RSD，n=10)小于5%，方法準(zhǔn)確度高，方法能滿足內(nèi)外墻涂料快速檢測的要求。

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法；內(nèi)外墻涂料；顏填料

0 前言

內(nèi)外墻涂料中的顏填料一般含有鈦、鈣、鎂、鋅和硅等元素，研究其無機(jī)成分含量可以快速分析內(nèi)外墻涂料中摻雜、摻假，以假充真的現(xiàn)象，并可以根據(jù)其含量間接判定內(nèi)外墻涂料的物理性能。

國內(nèi)目前測定涂料的方法有化學(xué)分析法[1-2]，該方法雖然準(zhǔn)確度較高，但每種元素都要采用不同的滴定方法，需要投入大量的人力，在進(jìn)行大批量產(chǎn)品測試時(shí)，效率較低；而電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法操作方便，速度快，可以同時(shí)進(jìn)行多元素的測試，在礦物含量測定方面，國內(nèi)已經(jīng)有大量報(bào)道[3-6]，本方法與前述礦物含量測定方法相似，采用酸消解的方法分別對(duì)5種元素進(jìn)行前處理，并配制混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，利用經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法校正，一次同時(shí)測定鈦、鈣、鎂、鋅和硅，節(jié)約了檢測時(shí)間，提高了檢測效率。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和工作條件

Optima 5300DV型全譜直讀光譜儀(美國PE公司)，耐氫氟酸霧化系統(tǒng)，RF功率1 300 W，輔助氣流量0.2 L/min，載氣流量15 L/min，泵速1.50 mL/min，觀測高度15 mm，快洗時(shí)間10 s，積分時(shí)間15 s，讀數(shù)3次。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液和試劑

鈦、鎂和鋅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(100 μg/mL，編號(hào)GSB 04-1767-2004，購自國家有色金屬及電子材料分析測試中心)；鈣標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(100 μg/mL，編號(hào)GSB G 62012-90(2001))、硅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(500 μg/mL、編號(hào)GSB G 62007-90(1401)均購自國家鋼鐵材料測試中心；氫氟酸、硝酸、硫酸、硫酸銨、鹽酸均采用優(yōu)級(jí)純，超純水(電阻率大于18.2 MΩ·cm)。

1.3 樣品的前處理

樣品攪拌均勻，在玻璃板上制備涂膜，然后在50 ℃條件下干燥，取干燥后的約20 g涂膜樣品在電爐上加熱，直至樣品成一焦塊，放入650 ℃的馬弗爐中加熱3 h，取出冷卻后備用。

取0.2 g(精確至0.000 1 g)灰化后的樣品，置于500 mL的錐形瓶中，加入8 g硫酸銨和20 mL硫酸，搖勻置于電熱板上加熱，直至產(chǎn)生白煙后，繼續(xù)加強(qiáng)熱約5～8 min，冷卻，將溶液轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯的樣品罐中，加入10 mL濃硝酸和5 mL氫氟酸，繼續(xù)加熱，直至消解完全，取下冷卻，加入150 mL水和20 mL鹽酸，過濾，定容待測。

2 結(jié)果與討論

2.1 溶解樣品試劑及條件的選擇

由于二氧化鈦難溶于強(qiáng)酸，因此樣品前處理中溶解二氧化鈦時(shí)需要加入硫酸銨和硫酸(98%)，此時(shí)需要在控制好溫度的條件下，加強(qiáng)熱產(chǎn)生白煙，否則溫度達(dá)不到時(shí)樣品很難溶解，在二氧化鈦完全溶解的前提下，再溶解含鈣、鋅、鎂和硅的化合物，此時(shí)只需加入硝酸就可以消解鈣、鋅和鎂，然后加入氫氟酸溶解含硅化合物，如果消解過程中不能完全消解，則需要重復(fù)加入硝酸與氫氟酸，直至消解完全。

2.2 干擾與分析線的選擇

ICP-AES法分析時(shí)主要有光譜干擾、化學(xué)干擾、電離干擾和物理干擾等[7]，在ICP光源中，化學(xué)干擾和電離干擾影響很小，可以忽略不計(jì)，研究中主要存在的是物理干擾和光譜干擾，物理干擾中試劑影響主要采用背景扣除法在儀器上直接消除[8]，而通過對(duì)樣品進(jìn)行加標(biāo)回收后的加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)證明基體效應(yīng)影響也較小，因此本研究主要解決元素間的光譜干擾。由于本研究待測元素含量均較高，其它元素影響較小，主要是待測元素間的干擾，在選擇譜線時(shí)，盡量避免選擇重疊譜線，每種元素都有多條分析譜線，一般情況下選擇干擾少，信號(hào)強(qiáng)，精密度好的譜線，具體選擇譜線見表1。

表1 分析線波長Table 1 Analytical spectral lines

2.3 校準(zhǔn)曲線及方法檢出限

配制5種元素的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，5種元素的濃度范圍為0.5～20 mg/L，采用一元線性回歸校正法，分別得出各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)均在0.999以上，根據(jù)國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)對(duì)檢出限的定義，檢出限為3倍的背景值標(biāo)準(zhǔn)偏差，得出各元素檢出限見表2。

表2 方法檢出限Table 2 Detection limits of the method

2.4 方法的精密度和準(zhǔn)確度

在已知配方比例的前提下，與大型的涂料企業(yè)合作配制涂料樣品，作為已知認(rèn)定值樣品，選擇其中一個(gè)具體代表性的認(rèn)定值樣品，按照實(shí)驗(yàn)方法平行測試10次，研究方法的精密度，將所得結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表3，方法相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%，測量結(jié)果與認(rèn)定值進(jìn)行比較，基本吻合。

表3 方法準(zhǔn)確度和精密度Table 3 Accuracy and precision tests of method(n=10) /%

3 結(jié)論

由于內(nèi)外墻涂料中顏填料的成分復(fù)雜，在消解樣品前需去除其中的有機(jī)成分，然后采用酸消解方法，探討了消解方法的條件和影響因素，進(jìn)一步配制混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，運(yùn)用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法，同時(shí)測定鈦、鈣、鋅、鎂和硅，提高了工作效率，縮短了檢驗(yàn)周期，通過對(duì)樣品的測定，結(jié)果表明該方法精密度較好，準(zhǔn)確度較高，能滿足日常涂料快速檢驗(yàn)的需要。

[1] 郝原芳,張泉,何煉.鈦精礦中二氧化鈦的測定[J].遼寧化工(LiaoningChemicalIndustry),2005,34(7):314-315.

[2] 李靜玲,張念慈,左平.用硫酸鐵銨容量法測定鈦精礦中二氧化鈦含量[J].礦業(yè)快報(bào)(ExpressInformationofMiningIndustry),2003,8(8):9-11.

[3] 陳蓉,張宏凱.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)測定鉻礦砂及再生鉻礦砂中二氧化硅[J].中國無機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(4):44-47.

[4] 王艷君,蔣曉光,張彥甫,等.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)測定銅磁鐵礦中銅、錳、鋁、鈣、鎂、鈦和磷的含量[J].中國無機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(3):64-69.

[5] 代建強(qiáng).電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定石英巖中雜質(zhì)元素[J].安陽工學(xué)院學(xué)報(bào)(JournalofAnyangInstituteofTechnology),2012,11(6):31-33.

[6] 孫麗麗.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定濕法精制磷酸中鎂、鈣、鐵、砷含量[J].中國無機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2013,3(1):71-73.

[7] 戴騏,林曉娜,吳艷燕,等.ICP-AES法測定化妝品中鉛、鎘、砷、汞、銻、鉻、鎳、鋇、鍶等禁限用元素含量[J].分析試驗(yàn)室(ChineseJournalofAnalysisLaboratory),2012,31(6):54- 58.

[8] 劉冰冰,王英濱.電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法測定粉煤灰中的鎵[J].光譜實(shí)驗(yàn)室(ChineseJournalofSpectroscopyLaboratory),2012,29(6):3840-3844.

Determination of Ti，Ca，Zn，Mg and Si in Interior and Exterior WallCoatings by Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry

BAO Chucai, CHEN Jiwen, LIU Fujian

(GuangdongTestingInstituteofProductQualitySupervision,Foshan,Guangdong528300,China)

The pigments and fillers in interior and exterior wall coatings were digested by acid digestion, and a method for the determination of Ti，Ca，Zn，Mg and Si in interior and exterior wall coatings by inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES) was developed. Experimental parameters, such as the detection limits, the influencing factors in sample preparation and testing process and the precisions, were discussed in this paper. The results showed that the relative standard deviation (RSD，n=10) was less than 5%. The proposed method has high accuracy , and it is suitable for the requirement of rapid detection of Ti，Ca，Zn，Mg and Si in interior and exterior wall coatings.

inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry; interior and exterior wall coatings; pigments and fillers

2016-01-07

2016-03-11

廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科技項(xiàng)目(2015CZ08)資助

包楚才，男，工程師，主要從事涂料化工檢測研究。E-mail:bcc0321@163.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.02.008

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2016)02-0028-03