微波消解電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定聚丙烯塑料中的鉛鎘汞鉻

1、-微波消解2電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定聚丙烯塑料中的鉛鎘汞鉻 冶金分析,2008,28(2):55258 MetallurgicalAnalysis,2008,28(2):55258 文章編號:1000-7571(2008)02-0055-04 微波消解2電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法 測定聚丙烯塑料中的鉛鎘汞鉻 王艷澤31,張學(xué)凱2 (1.鋼鐵研究總院,北京100081;2.華北電力大學(xué),北京102206) 摘要:建立了聚丙烯塑料的微波消解方法,并采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定了 鉛、鎘、汞和鉻的含量。實驗結(jié)果表明:采用5.0mL硝酸和2.0mL過氧化氫的混合酸,通過分段升溫

2、,并在190下消解30min,可使樣品完全分解,得到精密度較好的分析結(jié)果。實驗測得鉛、鎘、汞和鉻的檢出限分別為5.20mg/kg,0.05mg/kg,5.00mg/kg,3.78mg/kg。采用本方法測定ERM2EC680聚丙烯塑料中的鉛、鎘、汞和鉻,測定值與認(rèn)定值相符。對聚丙烯塑料的鉛、鎘、汞和鉻進(jìn)行8次測定,得到相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.7%,0.4%,2.3%和0.7%。關(guān)鍵詞:微波消解;電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法;聚丙烯;鉛;鎘;汞;鉻 中圖分類號:O657131 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 歐盟發(fā)布的“關(guān)于電子電器設(shè)備中某些有害物質(zhì)的限制使用”的RoHS指令已于2006年71日正式實施,該指令嚴(yán)

3、格、鎘()、。所有 主要儀器和試劑 CEMMARS微波消解儀(CEM,USA),配 6類物質(zhì)。電子產(chǎn)品的材料主要有聚合材料、金屬材料、無機非金屬材料、電子元器件等,聚丙烯是聚合材料中較為常用的一種,對于該類樣品的消解方法有濕法、干法灰化法、微波等。干法灰化法雖可灰化樣品中的有機成分,但效率低、精度差,同時準(zhǔn)確測定塑料中上述元素含量較為困難1-4。濕法消解耗時長、步驟繁瑣,而且開放系統(tǒng)的加熱消解易造成樣品玷污、易揮發(fā)元素?fù)p失5-6。微波消解則能迅速、完全地消解樣品,操作安全、簡單。此外,它只需要消耗少量樣品,十分適合多元素分析,特別是易揮發(fā)元素。本文介紹了由微波消解法進(jìn)行樣品前處理,ICP2AE

4、S法測定聚丙烯塑料中鉛、鎘、汞、鉻的分析方法,詳細(xì)研究了消解體系、酸的比例、消解程序等微波消解條件,并對ICP2AES儀器參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。 置XP型高壓消解罐、溫度/壓力2時間監(jiān)控裝置;IRISIntrepidXSP電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(Therom,USA);Aquapro超純水系統(tǒng)(重慶頤洋企業(yè)發(fā)展有限公司)。 硝酸(蘇州晶瑞化學(xué)有限公司):UP級;過氧化氫(北京北化精細(xì)化學(xué)品有限公司):優(yōu)級純;鉛、鎘、汞、鉻標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液:1000g/mL,由國家鋼鐵材料測試中心提供;標(biāo)準(zhǔn)溶液系列:由上述標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液混合成的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級稀釋而成,介質(zhì)為體積分?jǐn)?shù)5%硝酸。1.2儀器工作參數(shù) 正

5、向功率:1350W;石英矩管;輔助氣流量:1.0L/min;霧化室壓力:28psi(1psi=6.89476kPa);蠕動泵提升速率:100r/min;曝光時間:短波10s,長波5s。 分析線:Pb220.353nm,Cd226.502nm,Hg184.950nm,Cr267.716nm。1.3實驗方法 收稿日期:2007-03-20 作者簡介:王艷澤(1982-),女,碩士,從事光譜和色譜分析工作,Tel:010262182875,E2mail:aifeiyu_2002126. com。 55 WANGYan2ze,ZHANGXue2kai.Determinationoflead,cadmi

6、um, mercuryandchromiuminpolypropyleneplasticsbymicrowavedigestion2inductivelycoupledplasmaatomicemissionspectrometry.MetallurgicalAnalysis,2008,28(2):55258 準(zhǔn)確稱取0.2g(精確至0.0001g)塑料樣品置于用酸加熱并洗凈的XP高壓消解罐中,加入10mL硝酸,2mL過氧化氫,加蓋,置于夾持裝置中,然后放入微波爐,按消解程序加熱。消解結(jié)束,將消解液冷卻至常溫,打開密閉消解罐,樣品液轉(zhuǎn)移入潔凈塑料瓶,以少量二次蒸餾水洗滌高壓消解罐和蓋子34次,

7、洗液合并至塑料瓶中,定容至50mL。隨同樣品進(jìn)行空白試驗。將空白、樣品及標(biāo)準(zhǔn)系列溶液分別引入ICP2AES儀,按選定工作條件進(jìn)行分析。 為降低消解液空白,應(yīng)在樣品消解完全的前提下,盡量減小酸用量。由于消解容器的容量限制,加入消解液的總量要大于3mL,小于10mL。為確保安全,H2O2用量應(yīng)小于3mL8。實驗結(jié)果表明:采用5mLHNO3和2mLH2O2混合酸消解,效果令人滿意。2.3微波消解程序的選擇 CEM微波消解系統(tǒng)采用溫度和壓力傳感配 2結(jié)果與討論 2.1測定波長的選擇 置,以溫度為主要控制因素,通過程序設(shè)置來控制消解過程。實驗表明,低溫條件下長時間加熱,有機物難以消解完全;直接高溫消解,

8、容易發(fā)生酸氣泄漏,造成樣品損失。本試驗設(shè)置的微波程序包括快速升溫和恒溫階段。由室溫升至120階段,升溫速率約為20/min;120后進(jìn)一步升溫,速率約為10/min,達(dá)到恒溫溫度后,再保持。 15min,改變恒溫溫,結(jié)果表明:,消解不夠完全,樣品液混190時,消解液清亮,樣品消解完全。因此,確定恒溫溫度為190。在190下,改變恒溫時間,分別考察不同恒溫時間下的消解效果。實驗表明:當(dāng)恒溫時間小于15min時,樣品消解效果不太理想,結(jié)果重現(xiàn)性較差;當(dāng)恒溫時間為1530min時,樣品消解完全,結(jié)果的精密度好。因此,確定恒溫時間為30min。優(yōu)化后的的消解程序見表1。 根據(jù)被測元素的譜線強度及干擾信

9、息,選擇波形相對完整、成像位置好、無自吸現(xiàn)象、強度適中、靈敏度適宜、干擾少的譜線作為待測元素的分析線。根據(jù)此原則,選擇的鉛、鎘、汞、鉻的分析線分別為:Pb220.353nm,Cd226.502nm,Hg184.950nm,Cr267.716nm。2.2消解用酸及其用量 適于ICP2AES酸、氫氟酸等。,可以。實驗表明:HNO3,H2O2是良好的微波吸收體,二者可發(fā)生均裂反應(yīng)7,誘發(fā)自由基連鎖反應(yīng),產(chǎn)生高能態(tài)氧;反應(yīng)后產(chǎn)生大量的NO2+,既可傳遞電子,又可催化反應(yīng),對有機物的破環(huán)更徹底。因此選擇HNO3-H2O2進(jìn)行消解。 表1優(yōu)化的微波消解程序 Table1Optimizedmicrowave

10、digestionprocedure 步驟 Stage 12 功率Power 最大功率(W) Max.power12001200 利用率 Utilzationrate(%) 100100 升溫時間Temperaturerisetime(min) 67 控制的溫度Controlled )temperature( 120190 保持時間 Holdingtime (min) 130 2.4工作曲線 按實驗方法,平行分析標(biāo)準(zhǔn)樣品6次,取平均值作為測定結(jié)果,測定值與認(rèn)定值的對照見表3。 2.6方法的精密度和檢出限 按實驗方法,對試劑空白溶液連續(xù)平行測定11次,取3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為檢出限。對聚丙烯試樣進(jìn)行8

11、次平行測定,計算其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差作為方法的精密度,見表4。 分別吸取一定量的Pb,Cd,Hg,Cr標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液,稀釋成標(biāo)準(zhǔn)工作溶液系列,在儀器優(yōu)化條件下測定,以溶液質(zhì)量濃度(g/mL)對相應(yīng)的信號強度(Counts)繪制工作曲線,線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)及線性范圍見表2。2.5方法準(zhǔn)確度56 王艷澤,張學(xué)凱:微波消解2電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定聚 丙烯塑料中的鉛鎘汞鉻.冶金分析,2008,28(2):55258 表2待測元素的回歸方程及相關(guān)系數(shù) Table2RegressionequationandcorrelationcoefficientofPb,Cd,HgandCr 元素 Eleme

12、nt PbCdHgCr 回歸方程 Regressionequation (g/mL)+0.024769Counts=0.001934(g/mL).-0.786024Counts=0.055963 (g/mL)+0.317167Counts=0.009949(g/mL)+0.085476Counts=0.011850 表3標(biāo)準(zhǔn)樣品分析 相關(guān)系數(shù) Correlationcoefficient 0.99990.99990.99950.9999 Table3Analyticalresultsforcertifiedreferencematerialmg/kg 樣品編號SampleNo. ERM2EC6

13、80 元素Element PbCdHgCr 認(rèn)定值Certified 107.6±2.8140.8±2.525.3±1.0114.6±2.6 測定值 Found 109.4142.824.6112.5 表4方法的精密度和檢出限(kg) Table4Precisionanddetection元素 Element PbCdHgCr 測定值(=,491,482,48338,36.3,36.5,35.8,36.0,36.1 ,376,377,375,376,378,374,379278,278,279,274,280,279,280,278 RSD(%)0.70

14、.80.50.7 檢出限D(zhuǎn)L 5.200.055.003.78 參考文獻(xiàn): 1劉崇華,黃理納,余奕東.微波消解電感耦合等離子體 5鐘志光,黃勇,張海峰,等.微波消解2DUO2ICP2AES測 定電子電氣產(chǎn)品塑料中的鉛、鎘、鉻和汞的方法研究 J.分析化學(xué)(JournalofAnalyticalChemistry),2007,36(1):96299. 6石玉平,王永寧,黃莉.微波消解2電感耦合等離子體2 發(fā)射光譜法測定塑料中鉛和鎘J.分析試驗室(Chi2 neseJournalofAnalysisLaboratory),2005,24(2):66269. 2周勇義,谷學(xué)新,范國強,等.微波消解技術(shù)

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17、plasmaatomicemissionspectrometry.MetallurgicalAnalysis,2008,28(2):55258 Determinationoflead,cadmium,mercuryandchromiumin polypropyleneplasticsbymicrowavedigestion2inductively coupledplasmaatomicemissionspectrometry WANGYan2ze31,ZHANGXue2kai2 (1.CentralIron&SteelResearchInstitute,Beijing10008

18、1,China; 2.NorthChinaElectricityPowerUniversity,Beijing102206,China) Abstract:Amethodwasestablishedforthemicrowavedigestionofpolypropyleneplasticsandthede2terminationoflead,cadmium,mercuryandchromiuminthedigestionsolutionbyinductivelycoupledatomicemissionspectrometry.Itwasexperimentallyindicatedthatthesamplecouldbethroughoutdi2gestedinamixtureof5mLofnitricacidand2mLofhydrogenperoxidethroughheatingfor30minat190,andtheresultwithagoodprecisionwasobtained.Thedetectionlimitswere5.20mg/kgforlead,0.05mg/kgfor