ICP-AES法測(cè)定塑料中金屬含量的前處理對(duì)比

(獨(dú)山子石化公司研究院 新疆獨(dú)山子833699)

ICP-AES法測(cè)定塑料中金屬含量的前處理對(duì)比

范曉蘭孫楓王文祥

(獨(dú)山子石化公司研究院 新疆獨(dú)山子833699)

針對(duì)塑料中金屬含量的測(cè)定，采用4種樣品前處理方法在等離子發(fā)射光譜儀上進(jìn)行測(cè)定及對(duì)比研究，確定了不同元素及含量的溶樣方法，對(duì)分析譜線、發(fā)射功率等進(jìn)行了選擇，測(cè)試結(jié)果回收率為81.2～112%。

塑料 前處理 ICP-AES。

1 前言[1]

塑料中的金屬來源主要是反應(yīng)催化劑，如Fe、Mg、K等，還有添加劑，如硬脂酸鈣，另有一些屬于雜質(zhì)元素，如Cu、Pb，而Cd在塑料制品中，是作為穩(wěn)定劑和顏料而使用。檢測(cè)塑料中的Cd，歐盟標(biāo)準(zhǔn)方法是EN1122，它是用濃硫酸常規(guī)濕法消解，不能檢測(cè)Pb(由于鉛與硫酸產(chǎn)生硫酸鉛不溶物)，塑料中總鉛的測(cè)定則尚無標(biāo)準(zhǔn)方法。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，現(xiàn)將4種常用塑料前處理方法對(duì)比分析，用等離子發(fā)射光譜儀來測(cè)定塑料中Fe、Ca、Pb、Cd的含量。

2 試驗(yàn)部分

2.1 儀器、設(shè)備及試劑材料

2.1.1 儀器設(shè)備及工作條件[2]

IRIS ER Advantage型全譜直讀等離子發(fā)射光譜儀(美國熱電公司)，沖洗泵速：110rpm，分析泵速：110rpm，霧化器壓力：1.973MPa，積分時(shí)間：15s，測(cè)定次數(shù)：二次，高頻發(fā)射功率：1150W；超純水儀：UPW-2RO-20型(成都澳必特公司)電導(dǎo)率lt;0.01ms/m；高溫爐：溫度范圍0～900℃，恒溫1小時(shí)溫度波動(dòng)不大于10℃；電熱板：溫度范圍0～2000℃；天平：稱量范圍0～200g，感量0.0001g。

2.1.2 波長(zhǎng)[2]

Fe 259.940{129}; Ca 422.673{079}; Pb 220.353{152}; Cd 214.438{156}

2.1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液和試劑

標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為100.0μg/mL，購自國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；依次稀釋配制成濃度為10.0、5.0、2.0、1.0、0.0μg/ml的混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。

試驗(yàn)用水符合國家一級(jí)水標(biāo)準(zhǔn)，高氯酸、鹽酸、硝酸、雙氧水(30%)均為優(yōu)級(jí)純。

2.2 樣品預(yù)處理[3]

塑料中金屬含量測(cè)定的前處理方法很多,國內(nèi)尚無塑料樣品中微量金屬元素的消解方法和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本文討論以下4種：灰化加酸法，美國EPA3050B的傳統(tǒng)消解法、炭化酸溶法、微波消解法[2](表1)，微波消解參數(shù)見表2。

表1 4種前處理方法比較

表2 微波消解參數(shù)

3 結(jié)果與討論

3.1 結(jié)果比較[4]

4種處理方法步驟截然不同，對(duì)樣品的不同元素測(cè)定結(jié)果影響各異。在同樣的測(cè)試條件下，對(duì)下述5個(gè)塑料樣品進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見表3(“-”為未檢出，“”為結(jié)果不理想)。

表3 4種前處理方法試驗(yàn)結(jié)果比較 mg/kg

續(xù)表3

由表3可看出，灰化加酸法測(cè)定結(jié)果較其它方法偏低很多，這是因?yàn)楦邷鼗一ㄒ装l(fā)生燃燒，溫度難于控制，某些元素易揮發(fā)損失，造成測(cè)定結(jié)果較實(shí)際值偏低很多，因而該處理方法不適用于塑料樣品。EPA3050B的傳統(tǒng)消解法及微波消解法消解塑料測(cè)定結(jié)果相吻合；EPA3050B的傳統(tǒng)消解法作為一種標(biāo)準(zhǔn)通用的處理方法，具有溶解完全，損失較小等優(yōu)點(diǎn)，但其耗時(shí)長(zhǎng)(整個(gè)消解過程近6小時(shí))，影響了分析速度；炭化酸溶法操作簡(jiǎn)單，但除了Pb、Cd，其它元素的測(cè)定結(jié)果不夠穩(wěn)定，這是由于處理樣品時(shí)加入高氯酸，樣品中高分子被分解較徹底，樣品中金屬能較好被溶解，但由于高氯酸的高粘度特性，使得樣液進(jìn)入儀器檢測(cè)時(shí)，均勻度不好，提升量不穩(wěn)定，造成這些元素檢測(cè)穩(wěn)定性不高。微波溶樣法能廣泛、快速、準(zhǔn)確地預(yù)處理各種塑料材料的方法，但由于微波消解法稱樣量很小，導(dǎo)致樣液中一些含量較低的元素其顯示濃度低于該元素的最低檢出限，因而，含量較低的元素不適合微波消解法。

3.2 準(zhǔn)確度試驗(yàn)[5]

為了驗(yàn)證3種前處理方法測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確度做了加標(biāo)回收試驗(yàn)。試驗(yàn)方案：按方法要求稱樣，加入1mL的50mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，消解后定容至50mL容量瓶中?；厥章试?1%～107%(見表4)，說明該方法具有較高的準(zhǔn)確度(準(zhǔn)確度質(zhì)量要求見SY/T 6404-1999中表2)。

表4 準(zhǔn)確度試驗(yàn)(回收百分率)

3.3 重復(fù)性試驗(yàn)[6]

按3種不同試驗(yàn)方法測(cè)定塑料樣品(共3個(gè)樣)中金屬元素的含量, 對(duì)同一樣品重復(fù)測(cè)定6次，試驗(yàn)結(jié)果見表5；由表5可見，測(cè)定值相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差符合精密度質(zhì)量要求(精密度質(zhì)量要求見SY/T 6404表3)。

表5 重復(fù)性試驗(yàn)

3.4 檢出限

用兩種樣品前處理方法對(duì)空白溶液測(cè)定10次，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為其檢出限，各元素的檢出限見表6。

表6 兩種處理方法各元素的檢出限 mg/kg

4 結(jié)論

(1)灰化加酸處理塑料，測(cè)定結(jié)果較實(shí)際值偏低很多，不適用于塑料樣品的處理。

(2)EPA3050B的傳統(tǒng)消解法及微波消解法消解塑料均有很好的重復(fù)性和再現(xiàn)性。

(3)炭化酸溶法對(duì)個(gè)別元素有較好的再現(xiàn)性，一般用來測(cè)定Pb,Cd。

(4)微波溶樣技術(shù)能廣泛、快速、準(zhǔn)確地測(cè)定各種塑料材料中金屬含量的預(yù)處理方法，但含量較低的元素不適合微波消解法。3種溶樣方法可互補(bǔ)，針對(duì)不同樣品含量而應(yīng)用于實(shí)際。

[1]楊翠定，等.化工分析方法(RIPP試驗(yàn)方法)[M].北京：科學(xué)出版社，1990：365-368.

[2]辛仁軒.ICP-AES光譜分析技術(shù)與應(yīng)用[J].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：43-45.

[3]B·威爾茨.原子吸收光譜法[M].北京：地質(zhì)出版社，1990：152-154.

[4]劉崇華.分析實(shí)驗(yàn)室.微波消解電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定塑料中鉛和鉻[J].2005：(2)66-67.

[5]辛仁軒.等離子體發(fā)射光譜分析[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004：152-154.

[6]SY/T 6404-1999.沉積巖中金屬元素的電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜分析方法[S].

DeterminationofmetalelementinplasticbyICP-AES.

FanXiaolan,SunFeng,WangWenxiang

(DushanziPetrochemicalCompany,PetrochinaCompanyLimited,Dushanzi833699,China)

Four sample pretreatment methods were researched and contrasted. Suitable analysis line, acid solution and emission power were selected. The recoveries were 81.2%-112%.

plastis;pre-process; ICP-AES

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.05.027

2017-04-04

范曉蘭，工程師，從事油品分析測(cè)試工作，E-mail:2402702063@qq.com。