涂料中重金属元素测定的研究 [谢华林]

ASP · 发表于 2007-6-29 13:26:46

摘要：采用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP—AES)法并结合微波制样技术，测定涂料中有毒重金属元素。对影响其光谱测量的各种因素进行了较为详细的研究，确定了试验的最佳测定条件。结果表明，方法的检出限为0.05～0.001μg／ml，回收率为87.68％～116.23％，RSD小于2.27％。该法准确、快速、简便，应用于涂料中有毒重金属元素的测定，结果满意。

关键词：微波制样；重金属元素；ICP—AES

涂料中有害重金属元素将直接或间接影响人们的身心健康。我国涂料卫生标准和国家环保总局在水溶性涂料环境标志产品技术要求中对有害重金属含量均有严格限制；欧洲标准化委员会制定了涂料中可溶性有害重金属元素转移数量的测试方法(EN71—3，1994E)，但涂料中有害重金属元素总含量同可溶性有害重金属元素转移数量并没有直接的联系，因此，限制涂料中有害重金属元素总含量将显得更为重要。

微波消解是近期提出来的一种处理样品的方法，其原理是通过微波辐射引起内加热和吸收极化作用，从而达到较高的温度和压力，使消解速度大大加快，消解效率大大提高，并减少了氧化剂的用量。样品的消解是在密闭容器中进行，避免了样品的挥发，已广泛应用于各种样品的处理。本文应用微波消解——ICP—AES法，测定了涂料中的铅、镉、钡、铬、汞、锑、砷、镍和硒9种有害重金属元素的总量，经回收验证，证明本法简便、灵敏、快速，切实可行。

1试验部分

1.1仪器与试剂

ICPS—1000II型等离子体原子发射光谱仪；pHS—2型酸度计；OrientMDS—9000型微波消解系统。

标准溶液：用光谱纯的金属氧化物或盐类配成1.000mg／ml的铅、镉、钡、铬、汞、锑、砷、镍和硒的单元素标准贮备液，然后根据不同元素测定的需要，配制成适当浓度的标准溶液。

硝酸、过氧化氢均为分析纯；水为亚沸蒸馏水。

1.2样品微波消解

精确称取涂料样品0.5g(精确至0.0001g)于消解罐中，分别加H2O10.0ml、HNO35.0ml、H2O22.0ml，拧紧罐盖，进行消解。设定控制压力为400kPa，微波消解程序为：

200W，120S→300W，300S→400W，480S

消解结束，待冷却后取出消解罐，将样品转移至200ml容量瓶中，加人适量的HNO3，用水定容，溶液的酸度尽可能与标准溶液的酸度一致，以消除酸度对分析结果的影响，同时配制空白溶液1份，待测。
2结果与讨论

2.1微波消解酸的选择

涂料的组成复杂，各成分的物化性质差异很大。根据基体的组成及各种酸的微波吸收率，对大量样品进行了试验，提出了以H2O—HNO3—H2O2体系为消解样品的最佳体系。溶液的最终酸度控制在5％以内，以适应ICP—AES法的测定。

2.2仪器工作参数的优化

工作参数主要指高频发生器的入射功率、载气压和观察高度。这些参数与元素的物化性质有着复杂的关系，只能通过试验进行选择。取标准溶液考察载气量及功率的影响，在不同的条件下测背景等效浓度(BEC)，以BEC为最小时的条件为工作条件。本文确定的优化条件为：射频功率为1200W，载气为1.2L／min，冷却气为10L／min，等离子气为1.0L／min，观察高度为15mm，积分时间为5s，每组测量积分为3次。

2.3分析线的选择

首先选取灵敏度较高的谱线，用混合标准溶液在各分析线波长处依次扫描并做对照，观察有无干扰峰，并记录谱线信号和背景强度，比较同一元素的几条可选分析线的试验结果，从中选定无干扰和信背比高的谱线作为分析线。

通过试验，本文选择分析线波长为：Pb220.353nmCd226.502nm、Ba233.507nmCr214.438nm、Hg194168nm、Sb206.833nm、As193696nm、Ni231.604nm、Se196.026nm。

2.4元素间的干扰

共存元素的干扰与其在样品中的含量有关，由于涂料中的颜料或其他助剂经常是一些无机金属化合物，所以在涂料中均不同程度地含有其他金属元素，试验结果表明，样品中干扰元素主要表现为：Fe的多谱线光谱干扰、Cr和Sb对Se在203.985nm谱线的干扰、As对cd在228.802nm处轻度谱线的干扰，这些可以通过标准溶液的匹配加以克服。其他各元素的含量均相当低，分别测定其他各元素标准溶液(100g／mL)及混合标准工作溶液的谱线强度变化，试验结果经t检验，说明其他各待测元素间基本无干扰，无须采用标准溶液的匹配。