陶瓷样品中铅和镉的测定＊

李文清 贺晓梅

（1 中国建材检验认证集团（陕西）有限公司 陕西 咸阳 712000）（2 咸阳陶瓷研究设计院 陕西 咸阳 712000）

前言

铅、镉、汞被人们称之为工业3大污染金属元素，其中铅、镉广泛存在于陶瓷制品中，是各国对陶瓷制品卫生安全表中必检的元素指标。由于铅、镉很难排除人体外，会在人体内积累，因此即使摄入量很少，但只要是经常性的接触或摄入，当积累到一定量时铅、镉会引起身体各种病变，重者甚至导致死亡。为此，世界各国对陶瓷制品中铅、镉含量标准做了越来越严格的限制。

微量铅、镉的测定，通常采用分光光度法、原子吸收法、电化学分析法等。原子吸收法作为多种金属元素测定最灵敏的技术，在 GB／T 3810.15－2006《有釉砖铅和镉溶出量的测定》、HJ／T 296－2006《卫生陶瓷 环境标志产品技术要求》《陶瓷样品中铅和镉的测定》等标准中都得到了广泛采用。

笔者应用火焰原子吸收法，介绍了陶瓷砖和卫生陶瓷样品中微量铅、镉测定的原理和测试过程，并对测量过程中需要注意的问题进行了分析探讨。

1 实验

1.1 仪器与试剂

1）仪器。原子吸收分光光度计TAS－990（北京普析通用仪器有限责任公司生产）、恒温加热板ASN－1500（上海誉星电子有限公司生产）、电子天平BS－124S（赛多利斯科学仪器（北京）有限公司生产）。

2）试剂。硝酸（优级纯）、去离子水、1000μg／ml铅标准液（中国计量科学研究院，GBW 08619）、1000μg／ml镉标准液（中国计量科学研究院，GBW 08612）。

1.2 方法原理

样品经预处理使铅以离子状态存在于溶液中，样品溶液中铅离子被原子化后，基态铅原子吸收来自铅空心阴极灯发出的共振线，其吸光度与样品中铅含量成正比。在其他条件不变的情况下，根据测量被吸收后的谱线强度，与标准系列比较进行定量［1］。

1.3 样品处理

陶瓷试样经过清洗、烘干、粉碎、缩分、研磨后，过80 μm目筛，然后称取样品10g（精确至0.0001g），加入至100ml烧杯中，再往烧杯中加入25ml的50%硝酸溶液搅拌均匀，盖上表面皿，置于200℃低温加热板上加热2 h，冷却静置1h，立即过滤至50ml容量瓶中，用水定容到刻度，摇匀。放置后，搅拌溶液使其足够均匀，取一部分测试液，选用适当的波长在火焰原子吸收分光光度计上进行分析。

1.4 标准溶液浓度

铅标准溶液浓度（μg／ml）：0、0.5、1、2、4、5；

镉标准溶液浓度（μg／ml）：0、0.1、0.2、0.5、0.8、1。

1.5 实验条件

表1 铅、镉测定的实验条件

1.6 标准曲线的绘制及待测样铅和镉含量的测定

将已配制好的铅、镉标准溶液，按浓度由低到高进样，测量其吸光度，绘制标准曲线。最后吸入待测试样溶液，根据标准曲线测得的吸光度，求出待测样品中铅、镉的含量，并求出平均值。

1.7 灵敏度、检出限、回收率、精密度的测量

对空白样进行10次测量，另外对铅、镉任一标准样进行10次测量，求其方法的灵敏度、检出限、回收率及精密度。

式中：ΔC／ΔA——标准曲线斜率；

Xi——该标准溶液测定时所对应的吸光度；

n——测定该标准曲线的次数；

P—— 未知液测量10次的平均浓度值；

Ps—— 标准溶液的浓度；

2 结果与讨论

2.1 标准曲线的绘制

2.1.1 铅的标准曲线的绘制

铅的标准曲线的绘制见图1。

图1 铅的标准曲线

由图1可知，铅标准溶液浓度为0～10μg／ml时，浓度与吸光度呈现良好的线性关系。

2.1.2 镉标准曲线的绘制（见图2）

由图2可知，镉标准溶液浓度为0～1.0μg／ml时，浓度与吸光度呈现良好的线性关系。

图2 镉的标准曲线

2.2 铅、镉的灵敏度、检出限、回收率和精密度的测定

将表2和表3的数据分别代入公式（1）、（2）、（3）、（4）、（5）中，可得到铅、镉的灵敏度、检出限、回收率和精密度，其结果如表4所示。

表2 5.0μg／ml铅标准溶液测定10次所得的浓度值（μg／ml）

表3 0.5μg／ml镉标准溶液测定10次所得的浓度值（μg／ml）

表4 铅、镉的灵敏度、检出限、回收率和精密度实验结果

由表4可知，用原子吸收分光光度法测定铅、镉的检出限低、回收率高和精密度结果准确。

2.3 陶瓷砖和卫生陶瓷样品的检验结果与分析

从表5可以看出，有釉陶瓷制品中铅含量都较高，而镉含量一般较低。这是因为在瓷釉中加入铅丹（PbO）等能起到助熔作用，可降低釉的表面张力、熔体的粘度，同时增加釉面的光泽度，拓宽釉的烧成温度，有利于着色氧化物发色。在色料中加入铅丹等，还能促使色料在低温度下显色［2～3］。

表5 陶瓷砖、卫生陶瓷样品中铅、镉含量（mg／kg）

2.4 实验过程中需要注意的几点问题

2.4.1 样品前处理

样品在清洗、烘干、粉碎、缩分、研磨和过筛各过程中一定要防止杂质混入，防止样品被污染；实验所使用的玻璃容器都应洗涤干净，然后浸入30%～50%的硝酸中浸泡24h，先用流水冲洗，最后使用二次蒸馏水漂洗干净、烘干，备用。

2.4.2 硝酸液消解过程

倒入硝酸溶液时一定要缓慢，然后用少量蒸馏水冲洗粘在烧杯壁上的样品粉末。硝酸溶液消解开始时温度不能太高以防止爆沸，然后再慢慢调高温度继续消解，在整个消解过程中保持酸液稳定均匀的沸腾即可，不能让消解的硝酸溶液烧干。

2.4.3 仪器操作过程

首先，检查水封及仪器各部分的连接，当水封无水时会发生“回火”现象；检查燃烧使用的气体是否充足；燃烧的火焰要保证是蓝色的，使其原子化在最高的火焰区，提高灵敏度，若火焰不纯，要及时清除燃烧器喷口的杂质；调整样品的吸入量，一般情况下调整至6～8ml／min；调整雾化器的雾化效率使其最佳化。

3 结语

火焰原子吸收分光光度法能够满足建筑卫生陶瓷国家标准和环境保护标准对铅、镉含量检测的要求。它具有检出限低、回收率高、准确度高、分析速度快、易于自动化等优点，且价格低廉，在建筑卫生陶瓷行业中具有广阔的发展前景［4］。

1 李晓燕.现代仪器分析.北京：化学工业出版社，2008

2 唐志阳.日用陶瓷铅溶出量超标的原因及对策.全国性建材核心期刊——陶瓷，2001（4）：19～20

3 胡俊，区卓琨.日用陶瓷铅镉溶出量的成因、危害及检测.佛山陶瓷，2011（11）：16～19

4 乔凌霞.浅谈原子吸收光谱法在实际应用中需注意的几个问题.医学动物防制，2010（2）：196