消解-原子熒光光譜法測定色母粒中的鉛

塑料是現(xiàn)代社會最常見的材料之一。色母粒是主要的塑料色度劑。重金屬鉛的危害越來越受到重視。鉛可以通過皮膚直接進入人體,并在體內(nèi)沉淀,幾乎對人體的所有器官都能造成損害。鉛的毒性持久,半衰期長達14年。鉛會嚴重影響人的智力和骨骼發(fā)育,鉛污染對兒童的毒害遠遠大于成人。顏料是色母粒中重要組成部分,鉛系顏料在國外色母粒中的用量日益下降,而目前國內(nèi)還在普遍使用。色母粒是塑料中總鉛的重要來源,從源頭控制污染對色母粒進行監(jiān)測很有必要。自然界中鉛的測定常采用電感耦合等離子體光譜(AES)法、原子吸收光譜(AAS)法、電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP–MS)法和原子熒光光譜(AFS)法等。關(guān)于原子熒光光譜法測定色母粒中鉛的方法鮮見報道。進行色母粒中鉛的測定,難點在于樣品的消解。筆者將色母粒樣品于電爐中炭化后用HNO3–HCLO4洗滌消解,再加熱使余酸揮發(fā),用AFS法對黑、白、紅和橙4種色母粒樣品進行測定,并與ICP–MS,AAS和AES法測定結(jié)果進行比對,測量準確度滿足要求。1實驗部分1.1標準試驗儀器原子熒光光譜儀:AFS–930型,北京吉天儀器有限公司;電感耦合等離子體質(zhì)譜儀:Agilent7500a型,美國安捷倫公司;電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀:Optima2000DV型,美國PE公司;原子吸收分光光度儀:PE–800A型,美國PE公司;鉛空心陰極燈和石墨管:美國PE公司;RoHS標準分析參考物質(zhì):歐洲藥典編號為ERM–EC680K,其中鉛含量為13.6μg/g;硝酸:分析純,德國默克集團;雙氧水:優(yōu)級純,北京化學(xué)試劑公司;硼氫化鈉、鐵氰化鈉、高氯酸:優(yōu)級純,北京化學(xué)試劑公司;鉛標準貯備液:1000μg/mL,國家標準物質(zhì)研究中心,使用時用體積分數(shù)1%的硝酸逐級稀釋配制成50ng/mL的標準工作液;硝酸–高氯酸混合溶液(10+1):在500mL的硝酸試劑瓶中加入50mL高氯酸,搖勻;NaOH–NaBH4–Na3Fe(CN)6混合溶液:分別稱取5gNaOH,5gNaBH4和5gNa3Fe(CN)6于標有500mL刻度的塑料瓶中,加水定容后搖勻備用;色母粒樣品:市售;超純水:電阻率為18.2MΩ·cm,由Milli-Q超純水系統(tǒng)制得。1.2硝酸鹽消解法稱取0.2000g樣品,置于酸煮洗凈的50mL坩堝中,于電爐上加熱,至樣品不再冒白煙后,取下冷卻,用10mL硝酸–高氯酸混合溶液(10+1)把坩堝中的殘渣全部洗入干凈的50mL燒杯中,于電熱板上加熱消解,至樣品冒高氯酸煙,高溫趕高氯酸,余酸控制在0.5mL左右,取下冷卻,用水轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中,定容,溶液待用,同時做樣品空白。1.3原子化器及熱壓計算光電倍增管負高壓:270V;燈電流:60mA;載氣流量:400mL/min;原子化器高度:8mm;讀數(shù)時間:7s;延長時間:1.5s。2結(jié)果與討論2.1微波消解液度過高造成的檢測結(jié)果傳統(tǒng)的樣品消解方法不適用于色母粒樣品的預(yù)處理。以濃硝酸等作溶劑的傳統(tǒng)濕法消解難以分解熱塑性樹脂,從而使測定結(jié)果偏低;馬弗爐高溫雖可徹底灰化樣品中的有機成分,但易導(dǎo)致待測元素以氯化物的形式揮發(fā)而損失。采用微波消解后樣品處理液的酸度很高,必須加熱除酸,但樣品消解液的酸度很難準確控制,導(dǎo)致原子熒光法測定鉛的結(jié)果不準確。與其它有機物相比,塑料樣品不易消解,使用各種酸都很難將其完全消解。使用電爐將樣品炭化后,用硝酸–高氯酸溶解是一種適用于塑料類的消解方法。其基本原理是將試樣在300℃左右的溫度下,通過高溫裂解和炭化共同作用,使高分子聚合物轉(zhuǎn)化成為小分子化合物或殘?zhí)?再利用硝酸和高氯酸將有機物完全消解為透明溶液,加熱除酸,使硝酸的體積分數(shù)控制在1%左右,此酸度條件下待測元素可保留在溶液中,然后以原子熒光光譜法進行測定。2.2標準曲線及酸度分別用100mL容量瓶配制基質(zhì)為體積分數(shù)0.1%~3.0%的硝酸、質(zhì)量濃度為10μg/L的鉛標準溶液,用原子熒光法測定,不同酸度對應(yīng)的測定結(jié)果如圖1。由圖1可知,樣品酸度對測定結(jié)果影響較大,樣品消解液中硝酸的體積分數(shù)控制在0.8%~1.3%之間時測定結(jié)果較為準確。2.3儀器分析方法按實驗方法配制濃度分別為2.0,5.0,10.0,20.0,50.0μg/L的鉛標準溶液,在儀器工作條件下測定,回歸分析后的線性方程為I=28.2537c–0.8760,相關(guān)系數(shù)r=0.9999。以超純水配制體積分數(shù)為1%的HNO3溶液作為空白,在工作條件下平行測定20次,計算標準偏差σ,以3σ作為方法檢出限,得本方法檢出限為0.1μg/L。2.4方法的精密度和準確度分別選用橙、紅、白、黑色母粒及ERM–EC680K,按照1.2樣品處理方法進行預(yù)處理,平行測定10次,測定結(jié)果列于表1。由表1可知,測定結(jié)果的相對標準偏差為3.66%~7.52%,測量精密度滿足測定要求。分別選用紅色母粒和黑色母粒,在稱量好的紅色母粒樣品中分別加入0.25,0.50mL1μg/mL的鉛標準溶液;在稱量好的黑色母粒樣品中分別加入2.5,5.0mL1μg/mL的鉛標準溶液。高溫灰化后用硝酸–高氯酸洗滌后加熱除酸,做梯度加標回收試驗,試驗結(jié)果見表2。由表2可知,兩種色母粒樣品加標回收率在88.8%~119%之間,表明測量準確度較高。2.5p–aes法的測定選用橙、紅、白、黑色母粒及ERM–EC680K,分別用AFS,ICP–MS,AAS,ICP–AES法進行對比檢測,測定結(jié)果平均值(n>10)見表3。由表3可知,ERM–EC680K標準樣品AFS法測定結(jié)果在認定值(13.6±0.7)mg/kg范圍內(nèi),同一種色母粒樣品以不同方法檢測,檢測結(jié)果基本一致,在允許誤差范圍內(nèi),表明AFS法測定色母粒中的鉛含量可行。