消解-原子荧光光谱法测定色母粒中的铅

消解-原子荧光光谱法测定色母粒中的铅

塑料是现代社会最常见的材料之一。色母粒是主要的塑料色度剂。重金属铅的危害越来越受到重视。铅可以通过皮肤直接进入人体,并在体内沉淀,几乎对人体的所有器官都能造成损害。铅的毒性持久,半衰期长达14年。铅会严重影响人的智力和骨骼发育,铅污染对儿童的毒害远远大于成人。颜料是色母粒中重要组成部分,铅系颜料在国外色母粒中的用量日益下降,而目前国内还在普遍使用。色母粒是塑料中总铅的重要来源,从源头控制污染对色母粒进行监测很有必要。自然界中铅的测定常采用电感耦合等离子体光谱(AES)法、原子吸收光谱(AAS)法、电感耦合等离子体质谱(ICP–MS)法和原子荧光光谱(AFS)法等。关于原子荧光光谱法测定色母粒中铅的方法鲜见报道。进行色母粒中铅的测定,难点在于样品的消解。笔者将色母粒样品于电炉中炭化后用HNO3–HCLO4洗涤消解,再加热使余酸挥发,用AFS法对黑、白、红和橙4种色母粒样品进行测定,并与ICP–MS,AAS和AES法测定结果进行比对,测量准确度满足要求。1实验部分1.1标准试验仪器原子荧光光谱仪:AFS–930型,北京吉天仪器有限公司;电感耦合等离子体质谱仪:Agilent7500a型,美国安捷伦公司;电感耦合等离子体发射光谱仪:Optima2000DV型,美国PE公司;原子吸收分光光度仪:PE–800A型,美国PE公司;铅空心阴极灯和石墨管:美国PE公司;RoHS标准分析参考物质:欧洲药典编号为ERM–EC680K,其中铅含量为13.6μg/g;硝酸:分析纯,德国默克集团;双氧水:优级纯,北京化学试剂公司;硼氢化钠、铁氰化钠、高氯酸:优级纯,北京化学试剂公司;铅标准贮备液:1000μg/mL,国家标准物质研究中心,使用时用体积分数1%的硝酸逐级稀释配制成50ng/mL的标准工作液;硝酸–高氯酸混合溶液(10+1):在500mL的硝酸试剂瓶中加入50mL高氯酸,摇匀;NaOH–NaBH4–Na3Fe(CN)6混合溶液:分别称取5gNaOH,5gNaBH4和5gNa3Fe(CN)6于标有500mL刻度的塑料瓶中,加水定容后摇匀备用;色母粒样品:市售;超纯水:电阻率为18.2MΩ·cm,由Milli-Q超纯水系统制得。1.2硝酸盐消解法称取0.2000g样品,置于酸煮洗净的50mL坩埚中,于电炉上加热,至样品不再冒白烟后,取下冷却,用10mL硝酸–高氯酸混合溶液(10+1)把坩埚中的残渣全部洗入干净的50mL烧杯中,于电热板上加热消解,至样品冒高氯酸烟,高温赶高氯酸,余酸控制在0.5mL左右,取下冷却,用水转移至50mL容量瓶中,定容,溶液待用,同时做样品空白。1.3原子化器及热压计算光电倍增管负高压:270V;灯电流:60mA;载气流量:400mL/min;原子化器高度:8mm;读数时间:7s;延长时间:1.5s。2结果与讨论2.1微波消解液度过高造成的检测结果传统的样品消解方法不适用于色母粒样品的预处理。以浓硝酸等作溶剂的传统湿法消解难以分解热塑性树脂,从而使测定结果偏低;马弗炉高温虽可彻底灰化样品中的有机成分,但易导致待测元素以氯化物的形式挥发而损失。采用微波消解后样品处理液的酸度很高,必须加热除酸,但样品消解液的酸度很难准确控制,导致原子荧光法测定铅的结果不准确。与其它有机物相比,塑料样品不易消解,使用各种酸都很难将其完全消解。使用电炉将样品炭化后,用硝酸–高氯酸溶解是一种适用于塑料类的消解方法。其基本原理是将试样在300℃左右的温度下,通过高温裂解和炭化共同作用,使高分子聚合物转化成为小分子化合物或残炭,再利用硝酸和高氯酸将有机物完全消解为透明溶液,加热除酸,使硝酸的体积分数控制在1%左右,此酸度条件下待测元素可保留在溶液中,然后以原子荧光光谱法进行测定。2.2标准曲线及酸度分别用100mL容量瓶配制基质为体积分数0.1%~3.0%的硝酸、质量浓度为10μg/L的铅标准溶液,用原子荧光法测定,不同酸度对应的测定结果如图1。由图1可知,样品酸度对测定结果影响较大,样品消解液中硝酸的体积分数控制在0.8%~1.3%之间时测定结果较为准确。2.3仪器分析方法按实验方法配制浓度分别为2.0,5.0,10.0,20.0,50.0μg/L的铅标准溶液,在仪器工作条件下测定,回归分析后的线性方程为I=28.2537c–0.8760,相关系数r=0.9999。以超纯水配制体积分数为1%的HNO3溶液作为空白,在工作条件下平行测定20次,计算标准偏差σ,以3σ作为方法检出限,得本方法检出限为0.1μg/L。2.4方法的精密度和准确度分别选用橙、红、白、黑色母粒及ERM–EC680K,按照1.2样品处理方法进行预处理,平行测定10次,测定结果列于表1。由表1可知,测定结果的相对标准偏差为3.66%~7.52%,测量精密度满足测定要求。分别选用红色母粒和黑色母粒,在称量好的红色母粒样品中分别加入0.25,0.50mL1μg/mL的铅标准溶液;在称量好的黑色母粒样品中分别加入2.5,5.0mL1μg/mL的铅标准溶液。高温灰化后用硝酸–高氯酸洗涤后加热除酸,做梯度加标回收试验,试验结果见表2。由表2可知,两种色母粒样品加标回收率在88.8%~119%之间,表明测量准确度较高。2.5p–aes法的测定选用橙、红、白、黑色母粒及ERM–EC680K,分别用AFS,ICP–MS,AAS,ICP–AES法进行对比检测,测定结果平均值(n>10)见表3。由表3可知,ERM–EC680K标准样品AFS法测定结果在认定值(13.6±0.7)mg/kg范围内,同一种色母粒样品以不同方法检测,检测结果基本一致,在允许误差范围内,表明AFS法测定色母粒中的铅含量可行。