微波消解辅助原子吸收光谱法测定烟用内衬纸中的砷、铅元素

朱正林 杨 沫

（红塔烟草（集团）有限责任公司楚雄卷烟厂质量监督检测站，云南楚雄 675000）

1 试验方法

1.1 溶液的配制

（1）标准工作溶液配制。

①As、Pb标准储备液浓度为10 mg/L，置于（4±1）℃的冰箱中保存。

②标准空白溶液为1%硝酸溶液。

③As、Pb标准工作溶液的浓度为100 μg/L。准确移取0.5 mL标准储备液于50 mL塑料容量瓶中，利用1%的硝酸定容至刻度，置于（4±1）℃的冰箱中保存。

（2）基体改进剂配制。

配置1 g/L硝酸钯溶液，称取1.0 g硝酸钯，加入100 mL 1%硝酸溶液，溶解后定溶于1 000 mL塑料容量瓶。

配置10 g/L的磷酸二氢铵溶液，称取10.0 g磷酸二氢铵，加入100 mL 1%硝酸溶液，溶解后在1 000 mL塑料容量瓶中定容。

配置1 g/L硝酸镁溶液，称取1.0 g硝酸镁，加入100 mL 1%硝酸溶液，溶解后定溶于1 000 mL塑料容量瓶中。

配置好的溶液置于（4±1）℃的冰箱中保存。

1.2 样品前处理

将内衬纸沿纵向裁切，剪成小碎片备用。称取0.5～0.7 g试样，精确至0.1 mg，添加至消解罐中，向消解罐中按顺序加 入3.0 mL 的65%HNO3、1.0 mL 的30%H2O2、1.0 mL 的36.5%HCl、1.0 mL的40%HF，旋紧安全栓，按对称方式放于微波消解仪中消解。

消解程序结束后，溶液呈透明浅黄色，稍带油状[1]。样品溶液中含有少量的絮状沉淀，冷却至室温，加入4.0 mL的99.8%H3BO3、3.0 mL的65%HNO3、1.0 mL的36.5%HCl进行络合反应，再进行消解反应。整个过程需要进行空白试验。

络合反应完毕，微波消解仪温度降至40 ℃以下，取出消解罐置于控温电加热器中，在130～150 ℃条件下加热，赶酸至试样溶液剩余约0.5 mL。冷却，将溶液转移至50 mL塑料容量瓶中，利用1%HNO3冲洗消解罐2～4次，将清洗液转移至容量瓶中，利用1%HNO3定容至50 mL，摇匀，得试样液。

2 前处理条件的优化

2.1 消解混合液选择

微波消解样品常用的溶剂通常有H3BO3、HNO3、H2O2、HCl和HF。

（1）HNO3具有较强的氧化性，能够加热至180～200 ℃，与许多金属形成易溶的硝酸盐，适合消解植物材料；内衬纸中含有硅酸盐，进行完全分解时需要加入少量氢氟酸，待测溶液中含有大量氢氟酸对石墨炉有损伤，会降低石墨管的使用寿命。

（2）加入盐酸形成王水，能够提高分解效果，消解后样品澄清；过氧化氢是较强的氧化剂，具有较强的催化作用，能够加快溶样速度；样品消解完成后，试样溶液中含有少量絮状沉淀，需要加入少量硼酸进行络合反应，硼酸用于配位难溶的氟化物和络合过量的氢氟酸。

（3）浓硫酸能够加快样品碳化，易于样品消解，但测试铅含量时易造成硫酸铅的沉淀，影响结果准确性，对痕量分析时，不宜采用浓硫酸消解样品。

观察消解后试样的澄清度，确定首次混合酸消化液体积比为HNO3∶H2O2∶HCl∶HF=3∶1∶1∶1；络合反应混合酸体积比为H3BO3∶HNO3∶HCl=4∶3∶1。消解完成后，样品澄清，效果较理想。

2.2 微波条件优化

微波消化管材料为聚四氟乙烯，使用温度的最高限值为210 ℃，在200 ℃以上持续工作会使消化管软化或变形，甚至爆管，导致安全性能下降，影响检测结果，增加成本。

根据特性相近原理，接装纸临界分解温度为160 ℃，在保证消解罐安全的前提下，采用190 ℃作为内衬纸的最高消解温度。

进行微波络合反应分解时保持最高温度时间试验，保持190 ℃，每5 min测定一次样品含量，研究含量与消解时间的关系，排风以3级迅速冷却样品。

微波络合反应保持最高消解温度时间对内衬纸As、Pb测定结果的影响如图1所示。

图1 保持最高消解温度时间对内衬纸As、Pb测定结果的影响

由图1可知，内衬纸中，As在190 ℃下保持15 min即可消解完全，Pb在190 ℃下保持25 min即可消解完全。选择消解最高温度190 ℃保持25 min作为最优微波消解条件。

2.3 基体改进剂的选择

为了防止As、Pb在灰化过程中挥发，需要加入一定量基体改进剂。加入硝酸镁可以使砷、铅灰化温度分别提高至1 320 ℃和850 ℃，加入磷酸二氢铵可以消除基体干扰。按基体改进剂的用量，对样品溶液使用基体改进剂进行分析。

基体改进剂对样品含量和峰形的影响如表1所示。

表1 基体改进剂对样品含量和峰形的影响

由表1可知，加入混合基体改进剂能够增强砷、铅吸收信号的灵敏度，降低检测结果的偏差，效果较好。

3 工作曲线和检出限

吸取标准空白溶液和不同浓度的As（或Pb）标准工作溶液各20 μL，添加不同的基体改进剂，注入石墨炉，测定吸光度，求吸光度峰面积（y）与砷As（或Pb）浓度（x）关系的回归方程，建立As（或Pb）标准曲线。

As、Pb的工作曲线、相关系数、检出限如表2所示。

表2 As、Pb的工作曲线、相关系数、检出限

由表2可知，As、Pb标准曲线的线性关系良好，相关系数R2均大于0.995，检出限分别为0.41、0.25 μg/L，具有较高的灵敏度，该方法完全可以测定内衬纸中As和Pb的含量，有效保障产品质量控制。

4 样品分析结果

采用本方法和标准方法对同一样品进行10次As、Pb测定试验。本方法与标准方法测定结果的比较如表3所示。

表3 测定结果比较 单位：mg/kg

对数据进行单因素方差分析。As元素：SA=0.002 142、Se=0.034 548、F=0.07，给定显著性水平α=0.10、F0.90（9，10）=2.42；结果表明F<2.42。Pb元素：SA=0.010 718、Se=0.137 536、F=0.09，给定显著性水平α=0.10，F0.90（9,10）=2.42；结果表明F<2.42。使用本方法测定内衬纸中As、Pb元素的结果与标准方法无显著差异，建立的方法与现行标准方法的一致性较好。

采用建立方法对工厂使用的内衬纸As、Pb含量进行测定，样品为A供应商提供的银色和金色内衬纸各10个、B供应商提供的银色内衬纸10个。A供应商的金色和银色内衬纸进行比较，As元素F=0.15，给定显著性水平α=0.10，F0.90（9，10）=2.42，F<2.42；Pb元素F=0.30，给定显著性水平α=0.10，F0.90（9，10）=2.42，F<2.42，A供应商的金色和银色内衬纸的As、Pb含量没有显著性差异。

对两家供应商的银色内衬纸数据进行分析：α=0.10时，As元素F=0.34<2.42，Pb元素F=0.36<2.42。结果表明，A供应商和B供应商的内衬纸As、Pb含量无显著差异，质量稳定，符合烟用内衬纸安全性要求。

5 结语

试验建立微波消解辅助原子吸收光谱法测定烟用内衬纸中As、Pb含量的方法，方法前处理简单，试验中选择两次消解，使用HNO3∶H2O2∶HCl∶HF体系以及H3BO3∶HNO3∶HCl体系消解内衬纸，溶解样品中的As、Pb元素，消解后溶液透亮，检测灵敏度高，重复性好，结果准确可靠，适用于烟用内衬纸中砷、铅含量的快速定量分析。两家合格供应商生产的银色内衬纸无显著差异（As、Pb含量），质量稳定，符合烟用内衬纸安全性的要求。