主题：【第十一届原创】【官人按】ICP 光谱法迅速测定胶黏剂中可溶性重金属元素铅、铬、镉、钡、汞、砷、硒、锑

ICP 光谱法迅速测定胶黏剂中可溶性重金属元素铅、铬、镉、钡、汞、砷、硒、锑

梅燕¹ 马密霞²

1.北京工业大学材料科学与工程学院，北京100124

2. 北京联合大学，北京100101

摘要：胶黏剂是一种用途广泛的工业产品，存在形式多种多样。但由于其气味、形态及其中含有的重金属元素，致使其应用范围与可接受度大打折扣。本文采用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP）直接测定固体胶黏剂中的铅（Pb）、铬（Cr）、镉（Cd）、钡（Ba）、汞（Hg）、砷（As）、硒（Se）、锑（Sb），不需要基体分离，通过对发射谱线、背景点的选择及样品后处理等因素进行优化，确定了仪器同时测定每个元素的最佳分析条件。另外，应用X射线荧光光谱法（XRF）与ICP进行了对比测定，两者的测试结果一致。
关键词：电感耦合等离子体原子发射光谱; 胶黏剂; 重金属元素;X射线荧光光谱
胶黏剂在国民经济各部门中都有着重大作用。例如在航空航天工业、汽车及车辆制造工业、电子电气工业以及医学方面等都有着广泛的应用，也涉及到生活的方方面面。
近年来，电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）因其具有灵敏度高、准确性好、干扰小、线性范围广且能多元素同时测定等优点而得到研究者关注。本文根据胶黏剂的特性，参照胶黏剂国家标准GB/T32448-2015中可溶性重金属的测定方法，用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES），通过对分析谱线、仪器工作参数、试样分解等一系列的试验条件进行研究，探索出以HCl+HNO3分解试样，对铅、铬、镉、钡、汞、砷、硒、锑的含量进行了测定。
1 实验部分
1.1 主要仪器与试剂
实验原料为冷冻干燥法制备的固体胶黏剂白色粉末。主要使用的仪器有：珀金埃尔默仪器有限公司的Optima 7000DV 型电感耦合等离子体原子发射光谱仪、日本岛津公司的XRF-1800X射线荧光光谱仪、电热板、超纯水、压片机。
1. 2 仪器工作条件
对实验中ICP仪器的几个重要参数进行调试，最终确定的工作条件: 轴向观测；冷却气流量15 L / min；辅助气流量0. 5 L/min；重复测定次数2次；蠕动泵泵速1. 5 m L / min；冲洗时间30 s；积分时间5 s。
1. 3 样品制备与前处理
溶解方法：准确称取样品粉末100 mg，放入聚四氟乙烯杯中，加入20 m L 混合酸（6份HCl+1份HNO3+7份水），电热板微微加热60⁰C，待完全溶解后稍冷定容到50 m L 容量瓶，待用。
1.4实验方法
用移液枪准确移取混合标准溶液10.00mL置于100mL容量瓶中，用超纯水定容混匀，在选定的仪器条件下测定。
2 结果与讨论
2.1 分析谱线的选择
为系统研究胶黏剂中共存元素Pb、Cr、Cd、Ba、Hg、As、Se、Sb的测定条件，根据谱线库给出的被测元素谱线干扰和谱线强度信息，每个元素选择2～3 条灵敏线，用样品溶液进行扫描，然后选取谱线明显、无重叠、免受光谱干扰的谱线作为分析线。通过试验，最终确定干扰小、背景低、信噪比高的谱线为分析谱线，见表1。
表 1 元素分析谱线的选择 nm
元素            波长/nm            元素            波长/nm
Pb              220.3                  Hg            194.2
Cr                267.7                  As              193.7
Cd              226.5                  Se              196.1
Ba              455.4                  Sb              217.6
本标准中的定量检出限分别为：铅53 μg/kg；铬40μg/kg；镉50 μg/ kg；钡；100 μg/kg；汞63μg/kg；砷43μg/kg；硒76μg/kg；锑50μg/kg。表2为胶黏剂中共存元素Pb、Cr、Cd、Ba、Hg、As、Se、Sb的测定结果。
表2  ICP对胶黏剂中共存元素的测定结果
元素            单位            定量检出限            检测结果
Pb            mg/kg            0.053                2.26
Cr            mg/kg            0.040                  2.83
Cd            mg/kg            0.050                6.77
Ba            mg/kg            0.100                  9.31
Hg            mg/kg            0.063                未检出
As            mg/kg            0.043                  3.12
Se            mg/kg            0.076                未检出
Sb            mg/kg            0.050                  1.01
此外，应用日本岛津公司X 射线荧光光谱仪XRF-1800，采用粉末压片法制样，设定测定条件对样品进行测定，通过对比可见，该方法的测定结果与ICP的结果相吻合。
表3 XRF对胶黏剂中共存元素的测定结果
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Analyte    Result          Proc-Calc      Line        NetInt.    BG Int.
Na          1.2576 %      Quant.-FP      NaKa      4.470        0.009
Cl            1.0364%        Quant.-FP      ClKa        50.596      0.172
Si            0.0056 %      Quant.-FP      SiKa        0.210        0.009
Al            0.0042 %      Quant.-FP      AlKa        0.127      0.011
Ca          0.0037 %        Quant.-FP      CaKa      0.660      0.140
P            0.0036 %      Quant.-FP      P Ka        0.379        0.035
S            0.0017 %      Quant.-FP      SKa        0.193        0.038
Ba            0.0009 %      Quant.-FP      BaLa        0.024        0.021
Cd            0.0007 %      Quant.-FP      CdKa      0.570      7.453
As            0.0003 %      Quant.-FP      AsKb        0.116      2.604
Cr            0.0003%        Quant.-FP      CrKa        0.062      0.055
Pb            0.0002 %      Quant.-FP      PbLb1      0.207      3.383
Sb            0.0001 %        Quant.-FP      SbLa        0.007      0.129
Hg            0.0000 %      Quant.-FP      HgLa      0.033      1.309
Se            0.0000 %        Quant.-FP      SeKa      0.012      2.221
C            97.6847 %      Balance        --------      --------      --------

3. 结论
从以上的测定结果来看，用ICP测定胶黏剂中的可溶性重金属元素，方法简单可行、精准率高、此法可用于日常试样的分析。
参考文献
刘腾飞,董明辉,杨代凤,张存政,顾俊荣,徐德良.茶叶质量安全主要化学影响因素分析方法研究进展.食品科学,2018,39(9):310-325
林丽婷.表层土壤中重金属含量测定方法研究进展.化工管理,2018,5:32
那铎,郭诚,孙莹.ICP光谱法测定笔尖钢中易切削元素硒、锑、碲、铋.分析试验室,2018,37(4):383-386
毛小晶,彭建军,孔德明,郭萌,于乐.ICP-AES测定铜冶炼炉渣中CaO、MgO、Al2O3等元素,有色冶金设计与研究,2018,39(2):19-21
庄艾春,肖红新,游玉萍.电感耦合等离子体发射光谱法快速测定工业污泥中9种元素.再生利用,2018,11(4):33-36
张佳琳,彭兴盛,王林波,任飞亮,陈桂良. 电感耦合等离子体原子发射光谱法测定安素中的钾、钙、钠、镁.中国医药工业杂志,2015,46(7):740-742
卞大勇.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定高含量碳化硅表面６种杂质成分.冶金分析,2018,38(5):72-77
庞文品,邓云江,周小林.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定高岭土中７种微量组分.理化检验-化学分册,2018,54(5):559-562
唐名标. 粉末压片制样-X射线荧光光谱法测定铁矿石中钾、钠、钛、铅、锌、砷.福建冶金,2018,3:50-53

Determinationof soluble heavy metal elements Pb、Cr、Cd、Ba、Hg、As、Seand Sb in the glue with inductively  coupledplasma optical emission spectrometer

MEI Yan¹，MA Mi-xia²

1.College of materials science and engineering, Beijing Universityof Technology,Beijing,100124

2.Beijing Union University, Beijing,100101

Abstract:Glue is a widely used industrial productwith various forms. Due to the odor and morphology of glue and a small amountof heavy metals in it,Its application scope is greatly reduced. Thecontent of heavy metal elements Pb、Cr、Cd、Ba、Hg、As、Se and Sb in glue was determined byinductively coupledplasma optical emission spectrometer, and the interferencefrom matrix elements and coexist elements were studied, the analysis spectrallines and the method for background correction were discussed, the methodcan be used for the analysis of daily samples．Otherwise, X rayfluorescence spectrometry (XRF) was used to compare with ICP, the results ofthe two tests coincide.
Keywords: Atomic emission spectrometer; glue;heavy metal elements; X-ray fluorescence spectrometer