微波消解ICP-AES测定EC681K塑料颗粒中氯和溴
卤素材料主要起到阻燃的作用,被广泛应用在电子电器以及他的附件包括外壳、PCB板、连接线及包装材料中。在电子电器产品中添加卤素可以提高燃点,但燃烧时,会散发出卤化气体(氟,氯,溴,碘),迅速吸收氧气,从而使火熄灭。当释放出的氯气浓度高时,引起的能见度下降会导致无法识别逃生路径,同时氯气具有很强的毒性,影响人的呼吸系统。此外,含卤聚合物燃烧释放出的卤素气在与水蒸汽结合时,会生成腐蚀性有害气体(卤化氢),对一些设备及建筑物造成腐蚀。研究表明卤素的大量添加,燃烧或废弃后这些毒素对人体有致癌、致突变等风险。随着环境保护人士及政府组织的重视,并逐渐开始规定卤素在产品中的添加量,提出无卤化概念。目前国际电工协会、国际印刷电路协会及各大厂商都规定了卤素含量的允许限值。氯限值≤900ppm,溴限值≤900ppm,溴+氯含量≤1500ppm。卤素分析仪器中,最常用的分析仪器为ED-XRF(X射线荧光光谱仪)和IC(离子色谱仪)。很有有文献用ICP-AES测试塑料产品中卤素。测试非金属元素是发射光谱分析中的一个比较特殊的问题,由于非金属元素的激发位能高,共振线有大多处于真空在外区域。因此需要配置特别的光源或者真空紫外光谱仪。本文采用ICP-AES,建立电子电器中卤素的测定方法。表1 微波消解仪的工作条件
阶段 | 功率 | 升温程序 | 保持温度 | 持续时间 |
1 | 1300 | 5.0 | 160 | 7.0 |
2 | 1300 | 5.0 | 200 | 7.0 |
3 | 1300 | 5.0 | 200 | 20 |
表2 ICP-AES最佳工作条件
参数 | 设定值 | 参数 | 设定值 |
射频功率 | 1100 W | 雾化器流量 | 1.0mL/min |
反射功率 | ≤5 W | 蠕动泵进样量 | 2.5mL/min |
载气流量 | 0.6 L/min | 积分时间 | 5s |
冷却气流量 | 12L/min | 雾化器清洗时间 | 10s |
辅助气流量 | 5 L/min | 重复测量次数 | 3 |
表3 各元素标准使用液
元素 | 浓度1 | 浓度2 | 浓度3 | 浓度4 | 浓度5 | 浓度6 |
Cl | 0 | 1 | 5 | 10 | 20 | 50 |
Br | 0 | 1 | 5 | 10 | 20 | 50 |
表4方法检出限
元素 | 分析谱线 | 检出限 |
Cl | 134.724nm | 1.05mg/L |
Br | 154.064nm | 0.18mg/L |
表5 线性回归方程和相关系数
元素 | 线性回归方程(浓度和强度关系) | 相关系数 |
Cl | y=5.407x+335.5 | 0.997 |
Br | y=97.69x+362.1 | 0.999 |
2.6 重复性实验
根据1.3对7个样品进行重复测试,测试结果见表6,结果表明本法测定准确且有较好的精密度。
表6 重复试验结果 (n=7) g/kg
元素 | 测得值 | 精密度 | ||
Cl | 0.853;0.868;0.760;0.837; 0.852;0.890;0.739 | 6.84% | ||
Br | 0.755;0.764;0.820;0.850; 0.794;0.755;0.760 | 4.76% |
2.7标准物质检测
采用标准物质EC681k对本方法进行考察,结果见表6,结果表明测定值与标准值吻合。
表6 测定结果对照 (EC681K) g/kg
元素 | 测定值 | 标准值 |
Cl | 0.828 | 0.80±0.05 |
Br | 0.785 | 0.77±0.04 |
3.分析与讨论
3.1 微波条件的选择,可进行适当调整,发到消解后溶液澄清即可。
3.2 实验中有可能带来氯和硫污染的因素有需要考虑,如常规消解需要用到的盐酸和硫酸的残留,玻璃容器、进行系统等的污染及残留、本实验可能由于是玻璃器皿中有氯和硫污染,导致测试结果偏高。
3.3根据实验得出氯和溴的精密度均小于10%,可以满足常规测试要求。方法检出限Cl1.05mg/L,溴0.18mg/L根据定容体积和称样量算出样品的检出限氯约为50mg/kg,溴约为10mg/kg,均可以满足电子电器产品中卤素的测试要求。
3.4 实验中氯的标准曲线比较差,同时氯的响应较小,和刚装机时对比,响应值下降了很多。换还需要继续优化测试方法。必须要是可能需要清洗光栅(这个厂家说可以弄,估计价格贵)。
3.5氯和溴元素的激发位能高,共振线有大多处于真空在外区域。对光室要处于真空状态下本次用氮气对光室进行吹扫48小时以上。
4.结论
采用微波消解ICP-AES对EC681K塑料颗粒中氯和溴元素进行测定,该方法分析周期短,相对于传统的氧弹然后离子色谱测试对比,样品同时分析的批量大,测试速度快。相对标准偏差小于10%,可适用于电子电气塑料产品中氯和溴元素的分析。