微波消解ICP—AES測(cè)定塑料顆粒中硫元素

梁成勁+涂建國(guó)+曾平+王鑫+孫耀明+張玲

摘 要：采用微波消解，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES）對(duì)塑料顆粒中硫元素進(jìn)行定量分析。通過(guò)優(yōu)化儀器工作條件，被測(cè)元素的檢出限為0.016μg/mL，工作曲線的線性系數(shù)大于0.999，測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)樣品認(rèn)定值相一致，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3.0%。該方法試劑成本低，空白低，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性?？蓾M足于塑料中硫元素的快速測(cè)定。

關(guān)鍵詞：ICP-AES；塑料顆粒；硫元素

中圖分類號(hào)：TQ320.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）03-0020-02

Abstract： Microwave digestion and inductively coupled plasma emission spectrometry（ICP-AES） were used to quantitatively analyze sulfur in plastic particles. By optimizing the working conditions of the instrument， the detection limit of the measured elements is 0.016 μg/mL， and the linear coefficient of the working curve is greater than 0.999， which is consistent with the determined value of the standard sample. The relative standard deviation is less than 3.0%. The method has the advantages of low cost of reagent， low blank， low labor intensity and capability of improving working environment. It has strong practicability and maneuverability and can satisfy the need of rapid determination of sulfur in plastics.

Keywords： ICP-AES； plastic particles； sulfur

隨著工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，塑料工業(yè)日趨完善，塑料的用途也越來(lái)越廣泛。塑料工業(yè)是發(fā)展中的新型行業(yè)，塑料產(chǎn)品和制品不僅是消費(fèi)品而且也是新型材料，隨著農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、工業(yè)、能源、信息、建筑、造紙、紡織、國(guó)防等行業(yè)的發(fā)展，對(duì)塑料制品從數(shù)量、品種和質(zhì)量等方面都提出了更高的要求。含硫塑料燃燒后會(huì)產(chǎn)生二氧化硫排放到空氣中，二氧化硫是一種無(wú)色具有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，有毒，易溶解于水、人體的血液和其他黏性液[1]。一般認(rèn)為空氣中二氧化硫濃度達(dá)1.5毫克/立方米，對(duì)人體健康即有危害，長(zhǎng)期接觸主要引起支氣管、鼻、咽、嗅覺(jué)障礙和尿中硫酸鹽增加[2]。因此，建立一個(gè)普遍適用于塑料制品中硫含量測(cè)定的分析方法，無(wú)論對(duì)于生產(chǎn)管理、技術(shù)研發(fā)、還是質(zhì)量控制都十分必要。

目前硫的測(cè)定通常采用硝酸消解，硫酸鋇比濁發(fā)；酸溶或堿溶，硫酸鋇重量法（艾氏卡法），高溫燃燒中和法和高溫燃燒碘量法等方法，比濁法的結(jié)果穩(wěn)定性不高，靈敏度差，結(jié)果偏低；重量分析過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)；高溫燃燒中和法和高溫燃燒碘量法手續(xù)均繁瑣，重復(fù)性差，結(jié)果往往偏低。塑料酸消解一般樣品時(shí)間長(zhǎng)，操作不容易控制，易帶來(lái)污染[3]。目前，測(cè)定塑料制品中硫含量沒(méi)有具體的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)；原子發(fā)射光譜法作為一種快速靈敏的測(cè)試方法，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大[4][5]。本工作建立了硝酸-過(guò)氧化氫體系微波消解ICP-AES外標(biāo)法測(cè)定塑料中硫含量的測(cè)試方法。前處理時(shí)間短，方法簡(jiǎn)單易行，同時(shí)該方法試劑成本低，空白低，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性，適合塑料中硫含量的測(cè)定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器試與試劑

硫標(biāo)準(zhǔn)溶液1000μg/mL（鋼鐵研究總院）；硝酸為優(yōu)級(jí)純（MERCK）；過(guò)氧化氫為優(yōu)級(jí)純（西隴化工）；試驗(yàn)用水為一級(jí)水（默克密理博）；ETHOS UP型微波消解儀（萊伯泰科），ICP-AES（HORIBA）。

1.2 儀器工作參數(shù)

JY2000-2型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀：振蕩頻率：40.68MHz，高頻發(fā)生器功率：1150W，輔助氣體：氬氣，載氣流量：0.60L/min，冷卻氣流量：12L/min，輔助氣流量：0.3L/min，觀測(cè)高度：8mm，石英玻璃同心霧化器：0.8L/min，樣品提升量：1.5mL/min，檢測(cè)時(shí)間：50s，讀數(shù)方式為峰面積，硫分析譜線為180.676nm。

1.3 試驗(yàn)方法

稱取0.2000g樣品于100mL聚四氟乙烯消解管中，依次加入加6mL硝酸和2mL過(guò)氧化氫，加蓋套，置于微波消解儀中，在1500W下反應(yīng)6min（150度），然后3min內(nèi)升到1500W（180度），保持30min。冷卻后取出消解罐，隨后用一級(jí)水沖洗于100ml容量瓶，用一級(jí)水稀釋至刻度，搖勻，靜置。同時(shí)做空白試驗(yàn)。消解液用于ICP-AES上機(jī)測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品消解試劑的選擇

在微波酸消解試樣中，鹽酸主要用于消解金屬氧化物以及碳酸鹽和氫氧化物，硝酸主要用于消解樣品中的碳和硫等有機(jī)成分，雙氧水主要消解樣品中有機(jī)物質(zhì)。塑料的主成分主要是以碳、氫、氧組成，同時(shí)會(huì)常常添加一些無(wú)機(jī)助劑，如碳酸鈣、鈦白粉、滑石粉等，如果消解不完全，則直接影響到結(jié)果的重復(fù)性和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的消解方法有：加熱板濕法消解、馬弗爐灰化消解等。加熱板濕法消解消耗試劑量多，同時(shí)難以徹底消解樣品中的有機(jī)成分；灰化消解樣品易受污染、消解步驟繁瑣，同時(shí)空白值高。目前微波消解具有所需樣品量少，加熱快，升溫高，消解能力強(qiáng)，大大縮短了溶樣時(shí)間，同時(shí)具有試劑成本低，空白低，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)果塑料的特性本文采用硝酸（6ml）-過(guò)氧化氫（2ml）作為氧化劑，采用微波消解儀消解樣品。endprint

2.2 載氣流量對(duì)譜線強(qiáng)度的影響

載氣流量值決定氬氣通過(guò)霧化器的速度，直接影響樣品引入的速度和霧化的均勻性。通過(guò)調(diào)節(jié)載氣流量值，使待測(cè)元素的靈敏度和準(zhǔn)確度達(dá)到最佳。載氣流量的大小，將直接影響等離子體中心的通道溫度、電子密度及分析物在等離子體中心通道的停留時(shí)間。同時(shí)載氣對(duì)基體效應(yīng)也有顯著影響。載氣流量增大時(shí)，多數(shù)元素及分析線的基體效應(yīng)增加；載氣流量對(duì)數(shù)據(jù)測(cè)試進(jìn)度也有影響，過(guò)小的載氣流量將導(dǎo)致霧化穩(wěn)定性的降低。根據(jù)測(cè)試情況，等離子體載氣流量：0.6L/min，冷卻氣流量：12L/min，輔助氣流量：0.3L/min，能確保距焰穩(wěn)定燃燒，待測(cè)元素有較大的譜線強(qiáng)度。

2.3 霧化氣流量對(duì)譜線強(qiáng)度的影響

霧化器壓力越大，進(jìn)入等離子體的樣品就越多，絕對(duì)強(qiáng)度會(huì)越大，由于各元素的差異，霧化器壓力太大會(huì)導(dǎo)致背景和待測(cè)元素的絕對(duì)強(qiáng)度變大不一樣，根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出，在本實(shí)驗(yàn)選擇0.8L/min，硫的譜線強(qiáng)度最大。

2.4 工作曲線及檢出限

分別移取硫元素的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液100mg/L，0，0.2，0.5，

2.0，5.0，10.0mL至100mL容量瓶，各加入5.0mL硝酸，用一級(jí)水水稀釋至刻度，配置成系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。系列標(biāo)準(zhǔn)溶液中硫元素的質(zhì)量濃度分別為0，0.2，0.5，2.0，5.0，10.0mg/L。

在儀器工作條件下測(cè)定，并擬合到硫元素的工作曲線，連續(xù)測(cè)定空白溶液11次， 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為元素的檢出限，以10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為元素的測(cè)定下限，結(jié)果見(jiàn)表1。

2.5 精密度檢測(cè)

根據(jù)1.3對(duì)7個(gè)樣品進(jìn)行重復(fù)測(cè)試，計(jì)算精密度，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為2.23%，精密度很好，見(jiàn)表2。

2.6 準(zhǔn)確度檢測(cè)

按照試驗(yàn)方法對(duì)ERM-EC681K參考標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)本方法進(jìn)行考察，結(jié)果見(jiàn)表3，結(jié)果表明本方法測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)樣品認(rèn)定值相一致，分析誤差符合證書(shū)允許要求，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

3 結(jié)束語(yǔ)

采用微波消解ICP-AES對(duì)塑料顆粒中硫元素進(jìn)行測(cè)定，該方法試劑成本低，空白低，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性。測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)樣品認(rèn)定值相一致，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3.0%。可滿足于塑料中硫元素的快速測(cè)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]尹潔，朱軍莉，勵(lì)建榮.食品中二氧化硫的來(lái)源與檢測(cè)方法[J].食品科技，2009（11）：292-296.

[2]孫榮慶.我國(guó)二氧化硫污染現(xiàn)狀與控制對(duì)策[J].能源與環(huán)境，2003（07）：25-28.

[3]劉守廷，蔣天成，羅平，等.微波消解-ICP-AES測(cè)定保鮮水果中硫含量[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，2011（04）：1982-1985.

[4]周文樹(shù)，房建設(shè).微波消解-電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法測(cè)定剩余污泥中的全硫[J].微分析儀器，2008（02）：18-20.

[5]李田義.微波消解樣品-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定杏仁中硫含量[J].理化檢驗(yàn)（化學(xué)分冊(cè)），2010（07）：848-854.

[6]楊翔宇，孫國(guó)建，石曉菁，等.塑料受熱溶出有機(jī)物的分析研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（28）：79.

[7]劉鳳霞，何天亮，伊力多斯.浸漬法測(cè)定非泡沫塑料密度的不確定度評(píng)估[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（28）：3-4.endprint