微波消解-原子发射光谱法测定奶粉中的钙、镁和钠

张丹，李君华

（辽宁工业大学化学与环境工程学院，辽宁锦州121001）

微波消解-原子发射光谱法测定奶粉中的钙、镁和钠

张丹，李君华

（辽宁工业大学化学与环境工程学院，辽宁锦州121001）

采用微波消解的方法处理奶粉样品,利用微波等离子体炬原子发射光谱法（MPT-AES）测定奶粉中的Ca、Mg、Na。考察了奶粉的最佳消解条件、溶液中盐酸浓度、硝酸浓度、共存离子浓度、微波前向功率、载气流量、工作气流量等实验参数对测定的影响。测定结果表明，Ca、Mg、Na质量浓度的检出限分别为0.92μg/L、0.36μg/L、0.75μg/L，线性范围分别为0.02～6mg/L、0.02～9mg/L、0.02～4mg/L，RSD(n=6)≤0.41%。微波消解样品，缩短了制样时间，从而使工作效率明显提高。微波消解和微波等离子体炬原子发射光谱法相结合，是一种用于测定奶粉中微量元素含量的切实可行的方法。

微波消解；原子发射光谱法；奶粉

目前测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，原子吸收法灵敏度虽高，但一次只能测一种元素，而且易受到机体干扰的影响。分光光度法个别元素之间会相互干扰、分析时间较长。微波消解样品具有快速、分解完全、元素无挥发性损失、玷污小、空白值低等优点，目前在分析领域中，微波消解技术应用越来越多[3,4]，微波等离子体炬原子发射光谱法可以同时测定多种元素[5]，操作简单。本文将二者相结合，旨在为奶粉中的微量元素含量提供一种快速、准确且行之有效的分析测定方法。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

氯化钠（NaCl），分析纯，南汇彭镇营房化工厂；无水碳酸钙（CaCO3），分析纯，沈阳试剂三厂；硫酸镁（MgSO4·7H2O），分析纯，沈阳新城化工厂；盐酸（HCl），分析纯，沈阳化学试剂厂；硝酸（HNO3），分析纯，沈阳化学试剂厂；所用水为亚沸蒸馏水。

510型MPT光谱仪（长春吉大·小天鹅仪器有限公司）；MSP-100D型微波消解系统（北京雷鸣科技有限公司）；石英亚沸高温水蒸馏器（江苏金坛市正基仪器有限公司）。

1.2 实验方法

1.2.1微波消解样品处理方法

称取奶粉试样0.3 g左右置于干燥的消解罐内杯中,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进行消解，每步的恒压时间分别为10min，恒压值分别为0.5MPa，微波功率分别为400W。消解结束后把样品罐取出,冷却至室温,打开所有的样品罐,将样品转移至50mL瓷坩埚中，在电炉上加热，使残余的酸挥发，冷却后用亚沸蒸馏水溶解，转移并定容于100mL容量瓶中，摇匀，待测。

1.2.2样品中钙、镁、钠含量的测定方法

打开MPT-AES光谱仪，预热20min，启动MPT光谱仪程序，设置各项参数，采用气动雾化进样，在选定的波长下测定各元素的发射强度，由软件给出发射强度值、检出限、精密度、样品浓度等测定结果。

2 结果与讨论

2.1 测定谱线的选择

钙、镁、钠分别在393.4nm、279.6nm、588.9nm处发射强度最大、背景干扰最小，所以393.4nm、279.6nm、588.9 nm分别为测定镁、钠的最佳分析谱线。

2.2 最佳测定条件的选择

2.2.1微波功率

由实验可知，随着功率的增加可产生较大的等离子体，且稳定性好，由于较大的功率产生的等离子体有较高的激发温度，对提高钙、镁、钠测定的灵敏度有利。但是由于微波功率过大时，同轴电缆发热，反射功率增加，影响仪器使用寿命。综合考虑，选用80W为测定各元素的最佳微波功率。

2.2.2载气流量

随着载气流量的增加，单位时间内被载气带入等离子体的样品量也增加，样品原子的发射强度增加，但当载气流量过大时，虽然单位时间内载入的样品量可能会继续增加，这似乎可以使样品原子的发射强度继续增加，但同时也稀释了样品，减少了它在等离子体中的停留时间，不利于样品的原子化和激发，这又会降低其发射强度。载气流量对Ca、Mg和Na的发射强度的影响，如图1所示。本实验分别选择1023mL/min、1547mL/min和1314mL/min作为测定Ca、Mg和Na含量的最佳载气流量。

2.2.3工作气流量

工作气流量对Ca、Mg和Na发射强度的影响如图2所示。工作气体流量小时，等离子体的体积小，样品与等离子体作用不充分，所以发射强度小；工作气体流量大时，可以降低周围空气向等离子体中的扩散,发射信号增加，但流量过大时，对等离子体有冷却作用，使其温度降低，不利于样品激发；稀释作用变大，也使发射强度减弱。本实验选择测定Ca、Mg和Na的工作气流量分别为516mL/min、387mL/min和387mL/min。

2.2.4酸浓度

本实验以硝酸作为介质，配制标准溶液过程中用到了盐酸，所以考察了盐酸和硝酸对Ca、Mg和Na发射强度的影响。HCl浓度在0.1～0.25mol/L时，钙的发射强度基本恒定；当HCl浓度大于0.1mol/L时，镁的发射强度基本恒定；HCl浓度对钠的测定几乎不产生干扰。HNO3浓度在0.15～0.25mol/L时，钙的发射强度基本恒定；当HNO3浓度大于0.1mol/L时，镁的发射强度基本恒定；HNO3浓度大于0.15mol/L时，钠的发射强度基本恒定。所以，本实验测定Ca、Mg和Na时选择HCl的浓度为0.1mol/L，HNO3的浓度为0.15mol/L。

2.2.5共存元素

在最佳实验条件下，各被测元素的浓度均为1.0mg/L时，考察共存元素的干扰情况。结果表明，0.5～2倍的Mg2+、0.2～2倍的Na+不干扰钙的测定。10～500倍的Ca2+、0.2～5倍的Na+不干扰镁的测定。10～100倍的Ca2+、0.5～5倍的Mg2+对钠的测定没有干扰。

2.3 线性范围、检出限和精密度

Ca、Mg、和Na的线性范围分别为0.02～6mg/L、0.02～9mg/L、0.02～4mg/L；检出限分别为0.92、0.36和0.75μg/L，相对标准偏差分别为0.01%、0.24%、0.41%。

2.4 微波消解最佳条件的考察

奶粉用量均为0.3 g，并在样品中加入4.0mL 68%的HNO3和1.0mL 30%的H2O2，分三步进行消解，通过多次实验得到最佳消解程序，如表1所示。

2.5 样品分析

按1.2.1的方法对样品进行预处理，然后引入

表1 微波消解奶粉样品最佳程序

MPT-AES进行测定，测定结果列于表2。

表2 奶粉中钙、镁、钠测定结果

3 结论

393.4 nm、279.6 nm、588.9 nm分别为测定钙、镁、钠的最佳分析谱线，80W为测定各元素的最佳微波功率，1023mL/min、1547mL/min和1314mL/min为测定Ca、Mg和Na含量的最佳载气流量，测定Ca、Mg和Na的工作气流量分别为516mL/min、387mL/min和387mL/min。测定Ca、Mg和Na时选择HCl的浓度为0.1mol/L，HNO3的浓度为0.15mol/L，Ca、Mg、Na质量浓度的检出限分别为0.92μg/L、0.36μg/L、0.75μg/L，线性范围分别为0.02～6mg/L、0.02～9mg/L、0.02～4mg/L，RSD(n=6)≤0.41%。微波消解的最佳步骤分为三步，每步的恒压时间分别为10min，恒压值分别为0.5MPa，微波功率分别为400W。对三种奶粉样品中的钙、镁、钠元素含量进行了测定，回收率在95.6%～102.8%。

用微波消解法进行奶粉样品的预处理，制样时间大大减少，提高了工作效率，而且减少了环境污染和元素损失，改善了分析工作者的工作环境，使用微波等离子体炬原子发射光谱法与微波消解技术相结合用于测定奶粉样品中的微量元素含量，方法操作简便、快速且仪器自动化程度高，是一种用于测定奶粉样品中微量元素含量的切实可行的方法。

［1］杨亚玲，杨光宇，尹家元.褪色光度法测定痕量铜[J].理化检验化学分册，2000，36(6)：279～280.

［2］刘立行，马继平，于智明.乳化法－火焰原子吸收光谱法测定奶粉中的Fe、Zn、Mg[J].化学世界，1998，39(10)：653～656.

［3］代春吉，董文宾.微波消解在测定食品中微量元素的应用[J].检测技术，2005，(12)：64～66.

［4］李仕辉，郭金波.微波消解技术与应用[J].科技资讯，2007，(33)：227.

［5］张丹，李丽华，张金生.MPT-AES测定奶粉中的三种微量元素[J].辽宁石油化工大学学报，2005，25(1)：30-32.

10.3969/j.issn.1008-1267.2011.02.020

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1008-1267（2011）02-0049-03

2010-11-02