ICP-AES法测定塑料中金属含量的前处理对比

(独山子石化公司研究院 新疆独山子833699)

ICP-AES法测定塑料中金属含量的前处理对比

范晓兰孙枫王文祥

(独山子石化公司研究院 新疆独山子833699)

针对塑料中金属含量的测定，采用4种样品前处理方法在等离子发射光谱仪上进行测定及对比研究，确定了不同元素及含量的溶样方法，对分析谱线、发射功率等进行了选择，测试结果回收率为81.2～112%。

塑料 前处理 ICP-AES。

1 前言[1]

塑料中的金属来源主要是反应催化剂，如Fe、Mg、K等，还有添加剂，如硬脂酸钙，另有一些属于杂质元素，如Cu、Pb，而Cd在塑料制品中，是作为稳定剂和颜料而使用。检测塑料中的Cd，欧盟标准方法是EN1122，它是用浓硫酸常规湿法消解，不能检测Pb(由于铅与硫酸产生硫酸铅不溶物)，塑料中总铅的测定则尚无标准方法。据文献报道结合实际应用，现将4种常用塑料前处理方法对比分析，用等离子发射光谱仪来测定塑料中Fe、Ca、Pb、Cd的含量。

2 试验部分

2.1 仪器、设备及试剂材料

2.1.1 仪器设备及工作条件[2]

IRIS ER Advantage型全谱直读等离子发射光谱仪(美国热电公司)，冲洗泵速：110rpm，分析泵速：110rpm，雾化器压力：1.973MPa，积分时间：15s，测定次数：二次，高频发射功率：1150W；超纯水仪：UPW-2RO-20型(成都澳必特公司)电导率lt;0.01ms/m；高温炉：温度范围0～900℃，恒温1小时温度波动不大于10℃；电热板：温度范围0～2000℃；天平：称量范围0～200g，感量0.0001g。

2.1.2 波长[2]

Fe 259.940{129}; Ca 422.673{079}; Pb 220.353{152}; Cd 214.438{156}

2.1.3 标准溶液和试剂

标准溶液浓度为100.0μg/mL，购自国家标准物质研究中心；依次稀释配制成浓度为10.0、5.0、2.0、1.0、0.0μg/ml的混合标准系列溶液。

试验用水符合国家一级水标准，高氯酸、盐酸、硝酸、双氧水(30%)均为优级纯。

2.2 样品预处理[3]

塑料中金属含量测定的前处理方法很多,国内尚无塑料样品中微量金属元素的消解方法和相关标准，本文讨论以下4种：灰化加酸法，美国EPA3050B的传统消解法、炭化酸溶法、微波消解法[2](表1)，微波消解参数见表2。

表1 4种前处理方法比较

表2 微波消解参数

3 结果与讨论

3.1 结果比较[4]

4种处理方法步骤截然不同，对样品的不同元素测定结果影响各异。在同样的测试条件下，对下述5个塑料样品进行测试，结果见表3(“-”为未检出，“”为结果不理想)。

表3 4种前处理方法试验结果比较 mg/kg

续表3

由表3可看出，灰化加酸法测定结果较其它方法偏低很多，这是因为高温灰化法易发生燃烧，温度难于控制，某些元素易挥发损失，造成测定结果较实际值偏低很多，因而该处理方法不适用于塑料样品。EPA3050B的传统消解法及微波消解法消解塑料测定结果相吻合；EPA3050B的传统消解法作为一种标准通用的处理方法，具有溶解完全，损失较小等优点，但其耗时长(整个消解过程近6小时)，影响了分析速度；炭化酸溶法操作简单，但除了Pb、Cd，其它元素的测定结果不够稳定，这是由于处理样品时加入高氯酸，样品中高分子被分解较彻底，样品中金属能较好被溶解，但由于高氯酸的高粘度特性，使得样液进入仪器检测时，均匀度不好，提升量不稳定，造成这些元素检测稳定性不高。微波溶样法能广泛、快速、准确地预处理各种塑料材料的方法，但由于微波消解法称样量很小，导致样液中一些含量较低的元素其显示浓度低于该元素的最低检出限，因而，含量较低的元素不适合微波消解法。

3.2 准确度试验[5]

为了验证3种前处理方法测试结果的准确度做了加标回收试验。试验方案：按方法要求称样，加入1mL的50mg/L的混合标准溶液，消解后定容至50mL容量瓶中。回收率在81%～107%(见表4)，说明该方法具有较高的准确度(准确度质量要求见SY/T 6404-1999中表2)。

表4 准确度试验(回收百分率)

3.3 重复性试验[6]

按3种不同试验方法测定塑料样品(共3个样)中金属元素的含量, 对同一样品重复测定6次，试验结果见表5；由表5可见，测定值相对标准偏差符合精密度质量要求(精密度质量要求见SY/T 6404表3)。

表5 重复性试验

3.4 检出限

用两种样品前处理方法对空白溶液测定10次，计算标准偏差，以3倍标准偏差作为其检出限，各元素的检出限见表6。

表6 两种处理方法各元素的检出限 mg/kg

4 结论

(1)灰化加酸处理塑料，测定结果较实际值偏低很多，不适用于塑料样品的处理。

(2)EPA3050B的传统消解法及微波消解法消解塑料均有很好的重复性和再现性。

(3)炭化酸溶法对个别元素有较好的再现性，一般用来测定Pb,Cd。

(4)微波溶样技术能广泛、快速、准确地测定各种塑料材料中金属含量的预处理方法，但含量较低的元素不适合微波消解法。3种溶样方法可互补，针对不同样品含量而应用于实际。

[1]杨翠定，等.化工分析方法(RIPP试验方法)[M].北京：科学出版社，1990：365-368.

[2]辛仁轩.ICP-AES光谱分析技术与应用[J].北京：化学工业出版社，2005：43-45.

[3]B·威尔茨.原子吸收光谱法[M].北京：地质出版社，1990：152-154.

[4]刘崇华.分析实验室.微波消解电感耦合等离子体发射光谱法测定塑料中铅和铬[J].2005：(2)66-67.

[5]辛仁轩.等离子体发射光谱分析[M].北京：化学工业出版社，2004：152-154.

[6]SY/T 6404-1999.沉积岩中金属元素的电感耦合等离子体原子发射光谱分析方法[S].

DeterminationofmetalelementinplasticbyICP-AES.

FanXiaolan,SunFeng,WangWenxiang

(DushanziPetrochemicalCompany,PetrochinaCompanyLimited,Dushanzi833699,China)

Four sample pretreatment methods were researched and contrasted. Suitable analysis line, acid solution and emission power were selected. The recoveries were 81.2%-112%.

plastis;pre-process; ICP-AES

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.05.027

2017-04-04

范晓兰，工程师，从事油品分析测试工作，E-mail:2402702063@qq.com。