《塑料 聚丁烯树脂中钛、镁、铝、钙、铁、锌、钠元素含量的测定电感耦合等离子体发射光谱法》

ICSXX.XXX

GXX

CPCIF

中国石油和化学工业联合会团体标准

T/CPCIFXXXXX—XXXX

塑料聚丁烯树脂中钛、镁、铝、钙、铁、

锌、钠元素含量的测定

电感耦合等离子体发射光谱法

Plastics—Determinationoftitanium,magnesium,aluminum,calcium,iron,zinc

andsodiuminpolybutylene

—Inductivelycoupledplasmaemissionspectrometry

（征求意见稿）

20XX-XX-XX发布20XX-XX-XX实施

中国石油和化学工业联合会发布

T/CPCIFXXXX—XXXX

塑料聚丁烯树脂中钛、镁、铝、钙、铁、锌、钠元素含量的测定

电感耦合等离子体发射光谱法

警告：使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验。本文件并未指出所有可能的安全问题。使用者有责任采

取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。

1范围

本文件描述了采用电感耦合等离子体发射光谱法测定聚丁烯树脂中钛、镁、铝、钙、铁、锌、钠元

素含量的试验方法。

本文件适用于聚丁烯树脂（包括聚丁烯的粉状、粒状及改性树脂等）中钛、镁、铝、钙、铁、锌、

钠元素含量的测定。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法

GB/T6379.2测量方法与结果的准确度（正确度与精密度）第2部分：确定标准测量方法重复性

与再现性的基本方法

3术语和定义

本文件没有需要界定的术语和定义。

4方法概要

炭化试样以烧去有机物，灰化处理样品，烧去积炭，再将用盐酸加热溶解试样灰分，制成水溶性待

测试样，用电感耦合等离子体发射光谱仪直接进样测定，采用外标法定量，各元素的浓度使用浓度直读

方式读取。

5试剂与材料

5.1除非另有说明，仅使用分析纯及以上试剂，所用水应符合GB/T6682中二级水的规定。

5.2浓盐酸：优级纯。

警告：强腐蚀性。

5.3浓硝酸：优级纯。

警告：强氧化剂。

1

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5.4氢氟酸：优级纯

警告：强腐蚀性。

5.5盐酸溶液：1∶49（体积比）。

5.6硝酸溶液：1∶4（体积比）。

5.7金属元素标准溶液：钛、镁、铝、钙、铁、锌、钠，浓度分别为1000mg/L。

推荐使用市售有证标准溶液。

5.8高纯氩气：纯度99.99%（v/v）。

6仪器与器皿

6.1电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）：具备石英ICP炬管和射频发生器，能形成并维持等

离子体发射光谱仪。

6.2控温加热板：加热功率1000W~2000W，功率可调。

6.3分析天平：分度值为0.0001g。

6.4马弗炉。

6.5石英或陶瓷坩埚：100mL。

6.6聚四氟乙烯烧杯：50mL，100mL。

6.7容量瓶：50mL，100mL。

6.8聚四氟乙烯容量瓶：50mL，100mL。

6.9移液管：1mL，2mL。

7试验步骤

7.1准备工作

7.1.1容器清洗

所用全部器皿使用前均用稀硝酸溶液（5.6）浸洗，再依次用自来水、去离子水冲洗干净，每次用

完均需按此法处理。

7.1.2镁、铝、钙、铁、锌和钠系列标准溶液的制备

用移液管（6.9）分别移取0mL、0.1mL、0.2mL、0.5mL、1.0mL、2.0mL镁、铝、钙、铁、锌

和钠元素标准溶液（5.7），置于100mL容量瓶（6.7）中。为确保其稳定性，多元素标准溶液中加入浓

度为2%的稀盐酸（5.5），以防止物理降解。用2%稀盐酸溶液定容至刻度，摇匀，得到空白溶液和浓

度为1mg/L、2mg/L、5mg/L、10mg/L、20mg/L的镁、铝、钙、铁、锌和钠元素系列标准工作溶液。

2

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7.1.3钛元素系列标准溶液的制备

用移液管分别移取0mL、0.1mL、0.2mL、0.5mL、1.0mL、2.0mL钛元素标准溶液（5.7），置于

100mL容量瓶中。用水定容至刻度，摇匀，得到空白溶液和浓度为1mg/L、2mg/L、5mg/L、10mg/L、

20mg/L的钛元素系列标准溶液。

注：可根据样品中元素的实际含量确定标准系列中元素的具体浓度。

7.2仪器准备

7.2.1按照电感耦合等离子体发射光谱仪（6.1）说明书进行操作，建立合适的仪器条件，典型仪器操

作参数见附录A。

7.2.2蠕动泵在使用前检查泵管，必要时更换，检查溶液吸入的速率，并调节至所需的泵速。

7.2.3点燃ICP激发源后，应预热10min~15min，再进行试验。

注：具体预热时间按照所使用仪器的要求确定。

7.2.4推荐使用的元素谱线波长见表1。

表1待测元素和推荐使用的谱线波长

元素推荐波长/nm

钛334.941

镁279.553

铝396.153

钙317.933

铁259.939

锌206.200

钠589.592

注：表中提供的波长仅供参考，用户可根据仪器及试样情况选用合适的波长进行测定。

7.3试样溶液的制备

准确称取10.0g（精确至0.001g）混合均匀试样，置于石英或陶瓷坩埚（6.5）中，加入1mL浓硝

酸（5.3）后移至控温加热板上（6.2）炭化试样，使其缓慢燃烧，待试样停止生烟，放入550℃马弗炉

（6.4）中灰化，至积炭全部烧尽，取下冷却，加入2.0mL浓盐酸（5.2）轻摇，移至180℃控温加热板

上缓慢加热至尽干，白烟冒尽，取下冷却；

若试样中仍有不溶物，转移至聚四氟乙烯烧杯（6.6）中，加入少量氢氟酸（5.4），在180℃加热至

试样完全溶解，变成完全透明的溶液，继续加热至近干。冷却后用水定容至50mL聚四氟乙烯容量瓶

（6.8）中，待测定。

7.4空白溶液的制备

按上述条件制备空白溶液，除不添加样品外，操作步骤、所用试剂均与样品制备相同。

注：试验在通风橱中进行

7.5测定

3

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7.5.1标准工作曲线绘制

在设定的仪器工作条件下，按浓度从低至高测定待测元素系列标准溶液（7.1.1、7.1.2）。

以元素浓度为横坐标、发射光强度为纵坐标绘制标准工作曲线，工作曲线的线性相关系数应大于等

于0.999。

7.5.2样品测定

在与7.5.1相同条件下测定样品空白溶液和待测试样溶液的光谱强度，依据工作曲线计算出试样溶

液中各元素的浓度。每分析6个试样用标准溶液（任意一个）校正一次，其测定结果与实际浓度值相对

偏差应小于或等于5%，否则应重新建立标准曲线。

注：如果仪器有自动扣除空白值功能，可以在测定样品之前将仪器设为自动扣除模式；如果仪器没有此功能，在完

成样品测定之后，再手动扣除之。

8结果计算

(CC)V

X0……………（1）

m

式中：

X—试样中钛、镁、铝、钙、铁、锌和钠元素的浓度的数值，单位为毫克每千克（mg/kg）；

C—试样溶液中被测元素的浓度的数值，单位为毫克每升（mg/L）；

C0—空白溶液中被测元素的浓度的数值，单位为毫克每升（mg/L）；

V—试样溶液的体积的数值，单位为毫升（mL）；

m—试样的质量的数值，单位为克（g）；

取两次平行测定结果的算术平均值为试验结果，结果保留小数点后两位。

9精密度

9.1重复性

在同一实验室，由同一操作者，使用同一仪器，按照相同的试验方法，对同一试样连续测定，所得

两次独立测定结果的绝对差值不大于表2规定的数值。

9.2再现性

在不同的实验室，由不同操作者，使用不同的仪器，按照相同的试验方法，对同一试样测定所得，

两次单一、独立结果的绝对差值不大于表2规定的数值。

表2精密度结果单位：mg/kg

元素含量重复性再现性

钛0.20~400.000.085X0.6770.0914X0.676

镁0.20~180.000.074X0.7330.077X0.738

铝0.20~520.000.082X0.6570.084X0.659

钙0.20~200.000.073X0.7150.075X0.718

4

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铁0.20~180.000.113X0.6670.121X0.659

锌0.20~180.000.089X0.6990.102X0.732

钠0.20~250.000.097X0.7050.101X0.713

注：X是两次独立测定结果的算数平均值。

10试验报告

试验报告应包括下列内容：

a）本文件编号；

b）试验样品信息；

c）试验日期、试验人员以及单位；

d）试验仪器型号、仪器参数；

e）分析结果。

5

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附录A

（资料性）

典型电感耦合等离子体发射光谱仪的操作参数

表A.1典型电感耦合等离子体发射光谱仪的操作参数

项目工作参数

功率/W1300

频率/MHz40.68

载气压力/MPa0.221

冷却气/（L/min）15

辅助气/（L/min）0.8

雾化气/（L/min）0.8

泵速（r/min）1.5

积分次数3

注：不同型号仪器根据实际情况而定，上述仪器参数和工作条件仅供参考。

6

塑料聚丁烯树脂中钛、镁、铝、钙、铁、

锌、钠元素含量的测定

电感耦合等离子体发射光谱法

编制说明

（征求意见稿）

中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院

塑料聚丁烯树脂中钛、镁、铝、钙、铁、锌、钠元素含量的测定

电感耦合等离子体发射光谱法

编制说明

一、任务来源及起草工作的简要过程

1任务来源

根据《关于印发2019年第一批中国石油和化学工业联合会团体标准项目计划的通知》，由中国石

油石油化工研究院负责制定《塑料聚丁烯树脂中钛、镁、铝、钙、铁、锌、钠元素含量的测定电感耦

合等离子体发射光谱法》方法标准，完成期限为2021年12月，由中国石油和化学工业联合会标准化工

作委员会归口。

2标准起草工作组情况

主要参加单位为石油化工研究院、大庆石化分公司、大庆油田分公司。

起草组成员有王磊、赵铁凯、张岩、陈斯佳、荣丽丽、方宏、佘庆龙、姜宁、王玉如、于祺、王蕾、

王玉杰、陈雷。

3简要起草过程

起草单位在接到标准起草任务后，查阅并收集了资料，完成了如下工作：

（1）项目前期研究情况，标准征求意见稿完成情况

2019.9-2020.4，收集不同水平样品进行测试、筛选样品并考察前处理试验条件开展部分实验。

2020.5-2020.9，确定仪器工作条件、确定样品制备的过程，建立各元素标准曲线和方法检出限；

2020.10-2021.4，开展试验补充阶段。2021.5-2021.12，开展精密度试验，在以上工作基础上完成标准征

求意见稿的编写（编制说明及标准文本）。

（2）标准征求意见情况

对征求意见稿征求意见，根据反馈意见，修改完善，完成标准送审稿草案。

（3）标准专家审查情况

提交专家审查会审查，并通过专家审查。根据专家意见进一步修改完善，形成标准报批搞。

二、标准编制原则及标准编制依据

1相关参考标准

SN/T2891《出口食品接触材料高分子材料聚乙烯、聚丙烯中铬、锆、钒和铪的测定电感耦合

等离子体原子发射光谱法》。

SN/T2945《橡胶及其制品中铅、镉、铬、铜、锰、锌含量测定电感耦合等离子体原子发射光谱

法》。

SH/T1829《聚乙烯和聚丙烯树脂中微量元素含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法》。

SN/T1504.5《食品容器、包装用塑料原料第5部分：聚烯烃中杂质元素含量的测定X射线荧光

1

光谱仪》。

2标准编制原则

标准制定本着“先进性、科学性和适用性”原则，制定过程做到统一、协调、优化，同时确保方法的

准确性、实用性、可行性，既符合国内外发展的需要，也满足国内目前的实际供需情况。

3标准编制原则

标准编写规则是按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的要求进

行。同时遵循“应积极采用国际标准和国外先进标准”、“应有利于合理利用国家资源，推广科学技术成

果，提高经济效益”、“应满足石油天然气和石油化工产品贸易的需求”等要求。

三、确定标准主要内容的依据

目前，在我国现行的国标及行业标准中没有关于聚丁烯中金属元素测定的标准发布，对于聚乙烯、

聚丙烯。橡胶等中金属元素相关标准有很多，如ASTMD6247、SN/T1504.5，采用X射线荧光仪测定

食品容器、包装用塑料原料中的杂质元素，样品需先熔融压片，且标准只涉及了聚乙烯、聚丙烯压片温

度，未提及聚丁烯，X荧光法测定的各元素检出限下限高（如钠25ppm-200ppm、铝40ppm-500ppm、

钙10ppm-300ppm等）无法满足生产实际分析需求；SN/T2945和SN/T2891采用微波消解处理样品，

但因取样量受限制（0.15g），存在消解不完全，不适合大取样量，低含量样品分析且易与消解内罐粘

连；本试验采用干灰化法前处理、电感耦合等离子体发射光谱法测定聚丁烯中的金属元素。

1关于标准范围的确定

本文件描述了采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）测定聚丁烯树脂中钛、镁、铝、钙、

铁、锌、钠元素含量的试验方法。

本文件适用于聚丁烯树脂（包括聚丁烯的粉状、粒状及改性树脂等）中钛、镁、铝、钙、铁、锌、

钠元素含量的测定，其中镁、铝、钙、铁、锌、钠测定范围约为0.20mg/kg-200.00mg/kg，钛测定范围

0.20mg/kg-400.00mg/kg、铝测定范围0.20mg/kg-500.00mg/kg。本文件规定了各元素的测定范围和精

密度，对于浓度范围超出规定的试样也可以采用本文件进行测定，但其精密度未经验证。

2测定方法

炭化试样以烧去有机物，灰化处理样品，烧去积炭，再将用盐酸加热溶解试样灰分，制成水溶性待

测试样，用电感耦合等离子体发射光谱仪直接进样测定，采用外标法定量，各元素的浓度使用浓度直读

方式读取。

3仪器工作条件的确定

3.1电感耦合等离子体发射光谱仪

在ICP-AES分析中，影响分析结果的因素较多。除仪器性能明显影响分析结果外，仪器的主要工

作参数如分析线、射频功率、雾化气流量、积分时间等与元素的物理化学性质及分析测定方法有着复杂

的关系，并且以信背比作为优化目标可以得到较好的检出限，因此通过试验分别考察几种参数与信背比

的关系，优选出各元素测定的最佳仪器操作条件，以便获得较好的分析结果。

2

3.1.1分析线选择

选取钛、镁、铝、钙、铁、锌、钠元素灵敏度较高的分析线，分别用浓度为10mg/L的镁、铝、钙、

铁、锌、钠标准混合溶液、钛元素标准溶液和空白溶液进行谱图扫描分析，得到各分析线与信背比的关

系（表1），推荐选择信背比高的分析线作为各元素的分析线，综合考虑本试验选择Ti334.941nm、Mg

279.553nm、Al396.153nm、Ca317.993nm、Fe259.939nm、Zn206.153nm、Na589.592nm。

表1分析线波长与信背比

元素分析线波长/nm信背比元素分析线波长/nm信背比

334.941894303.6238.2042462.9

336.12117371.2239.5629887.6

Ti337.2792397.0Fe259.93948879.6

334.903-234.349362.6

368.51914134.5238.863103.8

285.2137529.9237.313408.1

279.0771682.5308.21544.9

MgAl

280.2713530.8394.401809.7

279.55310773.4396.1532031.6

317.9335051.3206.15315866.0

315.88744.5213.8573048.8

CaZn

422.673472.3202.5483447.8

393.3663108.1334.50152.8

589.59266.6

Na330.23727.0-

588.995-

3.1.2射频功率的选择

射频功率是ICP-AES分析的重要工作条件之一，它直接影响分析谱线的信背比和检出限。仪器的

射频功率太低，等离子体不能维持而熄灭，太高矩管有烧蚀危险。射频功率增加使测光区温度升高，样

品得到充分原子化，这样既能提高测定灵敏度，又能有效消除化学干扰。当射频功率过大时，信背比变

小则对检测不利。综合考虑，射频功率选择1300W。

3.1.3雾化气流量对测定结果的影响

不同的雾化器有不同的最佳流量，且不同的被测元素有不同的最佳气体流量。用浓度为2mg/L的

标准混合溶液和钛标准溶液在功率为1300W条件下，改变雾化气流量进行测定，其结果见图1。从图

1可以看出，雾化气流量在0.2L/min到1.2L/min范围内，钠元素信背比随雾化气流量缓慢上升；其余

各元素信背比随着雾化气流量的增大先升高后降低，综合考虑，雾化气流量选择0.8L/min。

3

1000

800

600

400

信

背

200

比

0

0.20.40.60.81.01.2

镁雾化气流量(L/min)

1200

350

1000

300

800250

600200

150

信400

信

背100

背

比200

比50

00

-50

0.20.40.60.81.01.20.20.40.60.81.01.2

铝雾化器流量(L/min)钙雾化气流量(L/min)

80040000

700

60030000

500

40020000

300

信

信

200背10000

背

比

比100

00

-100

0.20.40.60.81.01.20.20.40.60.81.01.2

铁雾化气流量(L/min)锌雾化气流量(L/min)

25

20

15

10

信

背

5

比

0

0.20.40.60.81.01.2

钠雾化器流量(L/min)

图1雾化气流量与信背比的关系

3.1.4仪器工作条件

等离子体冷却气、辅助气的波动对谱线强度影响不显著，积分时间选择仪器自动积分，综合上述试

验结果，确定本方法标准的仪器工作条件，结果见表2。

表2电感耦合等离子体发射光谱仪工作条件

功率等离子体流量辅助气流量雾化气流量泵速

(W)(L/min)(L/min)(L/min)(mL/min)

1300150.80.81.5

注：适用于美国PE公司avio500型号ICP-AES

4

3.2标准溶液和试样溶液的制备

3.2.1镁、铝、钙、铁、锌和钠元素系列标准溶液的制备

用用移液管分别移取0mL、0.1mL、0.2mL、0.5mL、1.0mL、2.0mL镁、铝、钙、铁、锌和钠

标准溶液，置于100mL容量瓶中。为确保其稳定性，多元素标准溶液中加入浓度为2%的稀盐酸，以

防止物理降解。用2%的稀盐酸溶液定容至刻度，摇匀，得到空白溶液和一系列浓度为1mg/L、2mg/L、

5mg/L、10mg/L、20mg/L的镁、铝、钙、铁和锌元素系列标准混合溶液。

3.2.2钛元素系列标准溶液的制备

用移液管分别移取0mL、0.1mL、0.2mL、0.5mL、1.0mL、2.0mL钛元素标准溶液，置于100mL

容量瓶中。用水定容至刻度，摇匀，得到空白溶液和浓度为1mg/L、2mg/L、5mg/L、10mg/L、20mg/L

的钛元素系列标准溶液。

注：可根据样品中元素的实际含量确定标准系列中元素的具体浓度。

3.2.3试样溶液的制备

准确称取10.0g混合均匀试样，置于石英或陶瓷烧杯中，加入1mL浓硝酸后移至加热板上，使其

缓慢燃烧，待试样停止生烟，取下放入550℃马弗炉中灰化，至积炭全部烧尽，取下冷却，加入2.0mL

浓盐酸轻摇，移至180℃控温加热板上缓慢加热至尽干，白烟冒尽，取下冷却；

若试样中仍有不溶物，转移至聚四氟乙烯烧杯中，加入少量氢氟酸，在180℃加热至试样完全溶解，

变成完全透明的溶液，继续加热至近干。冷却后用稀盐酸溶液定容至50mL聚四氟乙烯容量瓶中，待

测定。

3.2.4样品空白溶液的制备

按上述条件制备空白溶液，除不加样品外，操作与上述完全相同。

注：试验在通风橱中进行

3.3测定

3.3.1标准工作曲线的绘制

在设定的仪器工作条件下，按浓度由低到高依次测定空白溶液和待测元素系列标准溶液，以元素浓

度为横坐标（X），发射光谱强度为纵坐标（Y）绘制标准工作曲线，各元素校准曲线和相关系数见表

3。由表3可知，本试验标准曲线的相关系数均可达到0.999，完全可以满足分析要求。

表3校准曲线相关参数

元素线性方程相关系数k

钛y=415508x+28070.999865

镁y=11240x+27850.999703

铝y=3285x+762.30.999765

钙y=53262x+702.20.999755

铁y=4815x+945.20.999728

锌y=1593x+341.80.999775

钠y=6795x+1533.90.999773

3.3.2试样测定

5

在与3.3.1相同条件下测定样品空白溶液和待测试样溶液的光谱强度，依据工作曲线计算出试样溶

液中各元素的浓度。

每分析完一个试样，应用水喷雾冲洗矩管至少10s。每分析6个试样要用标准溶液（任意一个）校

正一次，其测定结果与实际浓度值相对偏差应不大于5%，否则应重新建立标准曲线。

如果待测试样溶液浓度超出标准曲线的线性范围，应该对该试样溶液进行适当稀释至标准曲线范围

水平内，再进行测定。

注：如果仪器有自动扣除空白值功能，可以在测定样品之前将仪器设为自动扣除模式；如果仪器没有此功能，在完

成样品测定之后，再手动扣除。

(CC)V