張丹，李君華

（遼寧工業(yè)大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧錦州121001）

微波消解-原子發(fā)射光譜法測(cè)定奶粉中的鈣、鎂和鈉

張丹，李君華

（遼寧工業(yè)大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧錦州121001）

采用微波消解的方法處理奶粉樣品,利用微波等離子體炬原子發(fā)射光譜法（MPT-AES）測(cè)定奶粉中的Ca、Mg、Na。考察了奶粉的最佳消解條件、溶液中鹽酸濃度、硝酸濃度、共存離子濃度、微波前向功率、載氣流量、工作氣流量等實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)測(cè)定的影響。測(cè)定結(jié)果表明，Ca、Mg、Na質(zhì)量濃度的檢出限分別為0.92μg/L、0.36μg/L、0.75μg/L，線性范圍分別為0.02～6mg/L、0.02～9mg/L、0.02～4mg/L，RSD(n=6)≤0.41%。微波消解樣品，縮短了制樣時(shí)間，從而使工作效率明顯提高。微波消解和微波等離子體炬原子發(fā)射光譜法相結(jié)合，是一種用于測(cè)定奶粉中微量元素含量的切實(shí)可行的方法。

微波消解；原子發(fā)射光譜法；奶粉

目前測(cè)定奶粉中微量元素含量的方法主要有：分光光度法[1]、原子吸收法[2]等，原子吸收法靈敏度雖高，但一次只能測(cè)一種元素，而且易受到機(jī)體干擾的影響。分光光度法個(gè)別元素之間會(huì)相互干擾、分析時(shí)間較長(zhǎng)。微波消解樣品具有快速、分解完全、元素?zé)o揮發(fā)性損失、玷污小、空白值低等優(yōu)點(diǎn)，目前在分析領(lǐng)域中，微波消解技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越多[3,4]，微波等離子體炬原子發(fā)射光譜法可以同時(shí)測(cè)定多種元素[5]，操作簡(jiǎn)單。本文將二者相結(jié)合，旨在為奶粉中的微量元素含量提供一種快速、準(zhǔn)確且行之有效的分析測(cè)定方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

氯化鈉（NaCl），分析純，南匯彭鎮(zhèn)營(yíng)房化工廠；無(wú)水碳酸鈣（CaCO3），分析純，沈陽(yáng)試劑三廠；硫酸鎂（MgSO4·7H2O），分析純，沈陽(yáng)新城化工廠；鹽酸（HCl），分析純，沈陽(yáng)化學(xué)試劑廠；硝酸（HNO3），分析純，沈陽(yáng)化學(xué)試劑廠；所用水為亞沸蒸餾水。

510型MPT光譜儀（長(zhǎng)春吉大·小天鵝儀器有限公司）；MSP-100D型微波消解系統(tǒng)（北京雷鳴科技有限公司）；石英亞沸高溫水蒸餾器（江蘇金壇市正基儀器有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1微波消解樣品處理方法

稱取奶粉試樣0.3 g左右置于干燥的消解罐內(nèi)杯中,然后加入4.0 mL 68%的HNO3以及1.0 mL 30%的H2O2,按最佳消解程序分三步進(jìn)行消解，每步的恒壓時(shí)間分別為10min，恒壓值分別為0.5MPa，微波功率分別為400W。消解結(jié)束后把樣品罐取出,冷卻至室溫,打開所有的樣品罐,將樣品轉(zhuǎn)移至50mL瓷坩堝中，在電爐上加熱，使殘余的酸揮發(fā)，冷卻后用亞沸蒸餾水溶解，轉(zhuǎn)移并定容于100mL容量瓶中，搖勻，待測(cè)。

1.2.2樣品中鈣、鎂、鈉含量的測(cè)定方法

打開MPT-AES光譜儀，預(yù)熱20min，啟動(dòng)MPT光譜儀程序，設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，采用氣動(dòng)霧化進(jìn)樣，在選定的波長(zhǎng)下測(cè)定各元素的發(fā)射強(qiáng)度，由軟件給出發(fā)射強(qiáng)度值、檢出限、精密度、樣品濃度等測(cè)定結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

2.1 測(cè)定譜線的選擇

鈣、鎂、鈉分別在393.4nm、279.6nm、588.9nm處發(fā)射強(qiáng)度最大、背景干擾最小，所以393.4nm、279.6nm、588.9 nm分別為測(cè)定鎂、鈉的最佳分析譜線。

2.2 最佳測(cè)定條件的選擇

2.2.1微波功率

由實(shí)驗(yàn)可知，隨著功率的增加可產(chǎn)生較大的等離子體，且穩(wěn)定性好，由于較大的功率產(chǎn)生的等離子體有較高的激發(fā)溫度，對(duì)提高鈣、鎂、鈉測(cè)定的靈敏度有利。但是由于微波功率過(guò)大時(shí)，同軸電纜發(fā)熱，反射功率增加，影響儀器使用壽命。綜合考慮，選用80W為測(cè)定各元素的最佳微波功率。

2.2.2載氣流量

隨著載氣流量的增加，單位時(shí)間內(nèi)被載氣帶入等離子體的樣品量也增加，樣品原子的發(fā)射強(qiáng)度增加，但當(dāng)載氣流量過(guò)大時(shí)，雖然單位時(shí)間內(nèi)載入的樣品量可能會(huì)繼續(xù)增加，這似乎可以使樣品原子的發(fā)射強(qiáng)度繼續(xù)增加，但同時(shí)也稀釋了樣品，減少了它在等離子體中的停留時(shí)間，不利于樣品的原子化和激發(fā)，這又會(huì)降低其發(fā)射強(qiáng)度。載氣流量對(duì)Ca、Mg和Na的發(fā)射強(qiáng)度的影響，如圖1所示。本實(shí)驗(yàn)分別選擇1023mL/min、1547mL/min和1314mL/min作為測(cè)定Ca、Mg和Na含量的最佳載氣流量。

2.2.3工作氣流量

工作氣流量對(duì)Ca、Mg和Na發(fā)射強(qiáng)度的影響如圖2所示。工作氣體流量小時(shí)，等離子體的體積小，樣品與等離子體作用不充分，所以發(fā)射強(qiáng)度?。还ぷ鳉怏w流量大時(shí)，可以降低周圍空氣向等離子體中的擴(kuò)散,發(fā)射信號(hào)增加，但流量過(guò)大時(shí)，對(duì)等離子體有冷卻作用，使其溫度降低，不利于樣品激發(fā)；稀釋作用變大，也使發(fā)射強(qiáng)度減弱。本實(shí)驗(yàn)選擇測(cè)定Ca、Mg和Na的工作氣流量分別為516mL/min、387mL/min和387mL/min。

2.2.4酸濃度

本實(shí)驗(yàn)以硝酸作為介質(zhì)，配制標(biāo)準(zhǔn)溶液過(guò)程中用到了鹽酸，所以考察了鹽酸和硝酸對(duì)Ca、Mg和Na發(fā)射強(qiáng)度的影響。HCl濃度在0.1～0.25mol/L時(shí)，鈣的發(fā)射強(qiáng)度基本恒定；當(dāng)HCl濃度大于0.1mol/L時(shí)，鎂的發(fā)射強(qiáng)度基本恒定；HCl濃度對(duì)鈉的測(cè)定幾乎不產(chǎn)生干擾。HNO3濃度在0.15～0.25mol/L時(shí)，鈣的發(fā)射強(qiáng)度基本恒定；當(dāng)HNO3濃度大于0.1mol/L時(shí)，鎂的發(fā)射強(qiáng)度基本恒定；HNO3濃度大于0.15mol/L時(shí)，鈉的發(fā)射強(qiáng)度基本恒定。所以，本實(shí)驗(yàn)測(cè)定Ca、Mg和Na時(shí)選擇HCl的濃度為0.1mol/L，HNO3的濃度為0.15mol/L。

2.2.5共存元素

在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，各被測(cè)元素的濃度均為1.0mg/L時(shí)，考察共存元素的干擾情況。結(jié)果表明，0.5～2倍的Mg2+、0.2～2倍的Na+不干擾鈣的測(cè)定。10～500倍的Ca2+、0.2～5倍的Na+不干擾鎂的測(cè)定。10～100倍的Ca2+、0.5～5倍的Mg2+對(duì)鈉的測(cè)定沒有干擾。

2.3 線性范圍、檢出限和精密度

Ca、Mg、和Na的線性范圍分別為0.02～6mg/L、0.02～9mg/L、0.02～4mg/L；檢出限分別為0.92、0.36和0.75μg/L，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.01%、0.24%、0.41%。

2.4 微波消解最佳條件的考察

奶粉用量均為0.3 g，并在樣品中加入4.0mL 68%的HNO3和1.0mL 30%的H2O2，分三步進(jìn)行消解，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)得到最佳消解程序，如表1所示。

2.5 樣品分析

按1.2.1的方法對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理，然后引入

表1 微波消解奶粉樣品最佳程序

MPT-AES進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果列于表2。

表2 奶粉中鈣、鎂、鈉測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)論

393.4 nm、279.6 nm、588.9 nm分別為測(cè)定鈣、鎂、鈉的最佳分析譜線，80W為測(cè)定各元素的最佳微波功率，1023mL/min、1547mL/min和1314mL/min為測(cè)定Ca、Mg和Na含量的最佳載氣流量，測(cè)定Ca、Mg和Na的工作氣流量分別為516mL/min、387mL/min和387mL/min。測(cè)定Ca、Mg和Na時(shí)選擇HCl的濃度為0.1mol/L，HNO3的濃度為0.15mol/L，Ca、Mg、Na質(zhì)量濃度的檢出限分別為0.92μg/L、0.36μg/L、0.75μg/L，線性范圍分別為0.02～6mg/L、0.02～9mg/L、0.02～4mg/L，RSD(n=6)≤0.41%。微波消解的最佳步驟分為三步，每步的恒壓時(shí)間分別為10min，恒壓值分別為0.5MPa，微波功率分別為400W。對(duì)三種奶粉樣品中的鈣、鎂、鈉元素含量進(jìn)行了測(cè)定，回收率在95.6%～102.8%。

用微波消解法進(jìn)行奶粉樣品的預(yù)處理，制樣時(shí)間大大減少，提高了工作效率，而且減少了環(huán)境污染和元素?fù)p失，改善了分析工作者的工作環(huán)境，使用微波等離子體炬原子發(fā)射光譜法與微波消解技術(shù)相結(jié)合用于測(cè)定奶粉樣品中的微量元素含量，方法操作簡(jiǎn)便、快速且儀器自動(dòng)化程度高，是一種用于測(cè)定奶粉樣品中微量元素含量的切實(shí)可行的方法。

［1］楊亞玲，楊光宇，尹家元.褪色光度法測(cè)定痕量銅[J].理化檢驗(yàn)化學(xué)分冊(cè)，2000，36(6)：279～280.

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10.3969/j.issn.1008-1267.2011.02.020

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