來福*

(1.北京出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心, 北京 100026；2.上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司，上海 201108)

國(guó)產(chǎn)微波消解儀在檢測(cè)聚丙烯材料重金屬元素中的應(yīng)用

劉螢1尚士進(jìn)1呂東陽1劉鑫1劉來福1*齊國(guó)光2金曉靜2

(1.北京出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心, 北京 100026；2.上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司，上海 201108)

采用快速高效的微波消解前處理方法，結(jié)合電感耦合等離子體發(fā)射光譜對(duì)聚丙烯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中鎘、鉻、鉛、汞等元素進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明，選用HNO3∶H2O2=5∶2的酸配比消解效果最好，所得各元素均在質(zhì)控范圍內(nèi)，回收率均在98%～100%之間，RSD(n=6)均在2.0%～3.7%之間。超高壓的微波前處理結(jié)合電感耦合等離子體發(fā)射光譜的方法，具有消解效果好，操作快速簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足聚丙烯等樣品的日常監(jiān)測(cè)需求。

超高壓微波消解 ICP-OES 聚丙烯 重金屬

1 引言

塑料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防以及人們生活的各個(gè)領(lǐng)域。為改善塑料的性能，在合成過程中不可避免地添加鎘、汞、鉛和鉻等有害重金屬。塑料中殘留的重金屬超過一定的限量，就會(huì)對(duì)人體和環(huán)境產(chǎn)生不良的影響。因此，有害重金屬的檢測(cè)成為化學(xué)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的項(xiàng)重要工作。

微波消解法是采用在密閉容器中微波加熱反應(yīng)的一種方法。樣品可在高溫高壓條件下進(jìn)行酸消解，具有偶然誤差小、稱樣量少、消解快速完全等特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。采用微波消解法對(duì)聚丙烯進(jìn)行處理，可以方便快速地實(shí)現(xiàn)聚丙烯樣品的完全消解，滿足檢測(cè)要求。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來新的分析測(cè)試技術(shù)，具有檢測(cè)限低、線性范圍寬、干擾少、精密度高的特點(diǎn)，可進(jìn)行多元素的同時(shí)快速分析，能適應(yīng)復(fù)雜體系的痕量或超痕量元素分析，已在環(huán)保、冶金、地礦等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)采用微波消解技術(shù)對(duì)樣品進(jìn)行前處理，提高前處理的效率，并減少基體干擾，減少加入的酸的量，是一種環(huán)境友好的前處理方法。然后用ICP-OES儀對(duì)常量元素進(jìn)行測(cè)定，建立了測(cè)定塑料中重金屬元素檢測(cè)的方法。

2 試劑與儀器

2.1 試劑

濃硝酸：優(yōu)級(jí)純；過氧化氫：優(yōu)級(jí)純；GBW(E)0801122/XRF-PP-M聚丙烯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；實(shí)驗(yàn)室用水均為超純水；鉻、鎘、汞、鉛等元素標(biāo)液。

2.2 儀器

微波消解儀：TOPEX 10位，上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司；電感耦合等離子體發(fā)射光譜：NexION 350 Series，美國(guó)珀金埃爾默；分析天平；離心機(jī)；移液槍；玻璃容量瓶；實(shí)驗(yàn)中所用玻璃器皿使用前均經(jīng)20%硝酸浸泡24h后，超純水洗凈烘干備用。

3 實(shí)驗(yàn)步驟

3.1 樣品處理

稱取樣品0.2g(精確至0.01g)樣品，置于100mL聚四氟乙烯的消解罐中，加入HNO3∶H2O2=5∶2，若反應(yīng)劇烈需靜置待反應(yīng)平穩(wěn)后，裝配消解罐運(yùn)行微波消解儀，運(yùn)行結(jié)束后，冷卻至室溫，將消解液轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中定容，搖勻待測(cè)微波消解程序見表1。

表1 微波消解程序

3.2 儀器條件

本方法選擇的儀器工作條件為： 等離子氣10 L/min， 輔助氣0.2 L/min， 霧化器0.55 L/min，射頻功率1300 W，泵速1.5 mL/min。此工作條件下，儀器性能滿足實(shí)驗(yàn)的要求。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

用2%(體積分?jǐn)?shù)，下同)硝酸將混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋后，配制成濃度為：0、0.5、1.0、5、10 μg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，在優(yōu)化的儀器條件下，通過蠕動(dòng)泵采集空白、標(biāo)準(zhǔn)溶液，儀器自動(dòng)繪制校準(zhǔn)曲線(表2)。

表2 各元素線性方程

4 結(jié)果與討論

4.1 前處理方法選擇

測(cè)定聚丙烯中重金屬元素，傳統(tǒng)樣品制備技術(shù)一般用酸溶法。酸溶法有常壓混合酸消解法和微波消解法。常壓混合酸消解法通常是硝酸和高氯酸消解，為保證消解完全，通常要加兩次硝酸，因?yàn)槭堑蜏叵?，消解時(shí)間比較長(zhǎng)，酸用量大，酸中雜質(zhì)引起基體和空白污染。由于是敞開式消煮，也易造成交叉污染，空白值高，酸氣對(duì)檢測(cè)人員和環(huán)境也有很大的危害。

微波消解是一種嶄新、高效的樣品溶解技術(shù)。樣品在密閉容器中通過微波加熱使樣品在較高壓力和溫度下在強(qiáng)酸和氧化劑作用下高效快速消解。它溶樣時(shí)間短，試劑用量少，空白值低，基本避免了樣品污染和元素?fù)p失，保證了測(cè)定的準(zhǔn)確可靠，一次消解可以滿足多種元素的測(cè)定，克服了常規(guī)消化需分開處理的不足之處，也降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，是目前最理想并且成熟的樣品消解方法。

取聚丙烯國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，用常壓消解法和微波消解法進(jìn)行樣品前處理對(duì)比并測(cè)定，結(jié)果見表3。表3比較了兩種消解方法酸用量、消煮時(shí)間及檢測(cè)國(guó)家有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的檢測(cè)結(jié)果，從檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，樣品測(cè)定值均在允許誤差范圍內(nèi)，但是考慮工作效率和對(duì)環(huán)境的污染情況兩個(gè)因素，實(shí)驗(yàn)最終選擇微波消解法來處理聚丙烯。

表3 不同前處理方法對(duì)比

4.2 準(zhǔn)確度及精密度實(shí)驗(yàn)

選取GBW(E)0801122 聚丙烯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，按照同樣的處理方法，使用相同的前處理設(shè)備及后續(xù)檢測(cè)儀器，每個(gè)樣品6個(gè)平行，結(jié)果如表4，從表4中我們可以看出，所測(cè)定的常量元素均在質(zhì)控范圍內(nèi)，該方法準(zhǔn)確可靠。

表4 各元素測(cè)定結(jié)果

5 結(jié)論

本方法采用微波消解的前處理方法結(jié)合電感耦合等離子發(fā)射光譜對(duì)聚丙烯中重金屬元素進(jìn)行分析，檢測(cè)結(jié)果表明，該方法測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均在范圍內(nèi)，回收率符合要求，重現(xiàn)性高。

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[2]張盼盼,王苗,張銀鳳,郭丹丹,王洋. 微波消解/ICP-OES法測(cè)定土壤中銅元素含量[J].化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料, 2015 , 13 (2)：91-93.

[3]趙明明,李麗華,張金生.MPT-AES法測(cè)定大米中鉛和鎘[J].食品研究與開發(fā), 2015 (12) :103-105.

Microwavedigestionindeterminationofheavymetalelementsinpolypropylenematerials.

LiuYing1,ShangShijin1,LüDongyang1,LiuXin1,LiuLaifu1*,QiGuoguang2，JinXiaojing2

(1.BeijingEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau,Beijing100026China; 2.PreekemScientificInstrumentsCo.,Ltd.,201108Shanghai,China)

The contents of four elements (Cd, Cr, Pb, Hg) in the standard material polypropylene were determined by high-efficient microwave digestion followed by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES). The result indicated that the optimal digestion condition was HNO3:H2O2=5:2. The detection data of four elements was all within the scope of the standard material. The spiked recovery was in the range from 98% to 100% with a relative standard deviation (RSD, n=6) of 2.0%-3.7%.This method was simple, rapid and effective and suitable for routine determination of polypropylene sampls.

ultra high pressure microwave digestion;ICP-AES; polypropylene; heavy metal elements

北京市科技計(jì)劃課題《國(guó)產(chǎn)分析儀器驗(yàn)證與綜合評(píng)價(jià)市場(chǎng)化推廣研究與實(shí)踐》(Z161100003016006)資助。

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.06.031

2017-10-04

劉螢，高級(jí)工程師，liuy@bjciq.gov.cn。