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微波消解一原子吸收光譜法測(cè)定人造板飾面材料中鉛鎘鉻

微波消解一原子吸收光譜法測(cè)定人造板飾面材料中鉛鎘鉻

摘要

用微波消解作為樣品前處理，選擇硝酸和過氧化氫為消解試劑，用火焰原子吸收法和石墨爐原子吸收法，可測(cè)定三聚氰胺浸漬膠膜紙、聚氯乙烯(PVC)薄膜、漆膜等人造板飾面材料中的鉛、鎘、鉻元素含量。方法準(zhǔn)確可靠，適用于人造板飾面材料中重金屬的分析，可為制定相關(guān)檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞

微波消解;原子吸收光譜法;人造板飾面材料;鉛、鎘、鉻

引言

飾面人造板作為一種裝飾裝修材料，大量用于制作家具、地板、櫥柜等，與人類生活十分密切。在飾面材料如三聚氰胺浸漬膠膜紙、聚氯乙烯(PVC)薄膜和油漆等生產(chǎn)過程中，鉛、鎘、鉻、汞等重金屬化合物作為著色劑、穩(wěn)定劑、防腐劑、阻燃劑等被添加到其中。由于重金屬可能從飾面材料表面溶出或隨著表面材料的脫落而被誤食進(jìn)入人體，從而對(duì)人體造成危害。因此，急需對(duì)人造板飾面材料中重金屬含量進(jìn)行限制，建立相關(guān)檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)，確保其使用安全性。原子吸收光譜法具有靈敏度高，應(yīng)用成熟以及相對(duì)便宜等優(yōu)點(diǎn)，是目前測(cè)定重金屬含量最主要的方法，在重金屬元素分析中得到了廣泛的應(yīng)用。干法灰化法和濕法消解技溶樣較慢，可能引起樣品中重金屬的損失或外來物質(zhì)的污染。而微波消解溶樣快速、完全、無損失、污染少，是目前普遍使用的樣品溶解技術(shù)。國(guó)內(nèi)外對(duì)于家具涂層中重金屬的含量已有相應(yīng)研究和立法，但對(duì)人造板飾面材料如三聚氰胺浸漬膠膜紙和PVC薄膜中的重金屬檢測(cè)研究很少。

我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)均是測(cè)定材料中可溶性重金屬的含量，缺少對(duì)重金屬總量的測(cè)定研究。雖然聚氯乙烯薄膜飾面人造板(LY/T 1279--2008)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)重金屬檢測(cè)進(jìn)行了規(guī)定，但由于直接采用壁紙中重金屬檢測(cè)方法和限量，在取樣操作上存在一定問題，目前未見有質(zhì)檢部門檢測(cè)該項(xiàng)指標(biāo)。為此，采用微波消解一原子吸收光譜法測(cè)定人造板飾面材料中的鉛、隔、鉻元素總量，分析該方法的檢出限、精密度和回收率，為相關(guān)檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)的制定提供參考數(shù)據(jù)和依據(jù)。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器和試劑

原子吸收光譜儀

微波消解儀

鉛、鎘、鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液(購(gòu)自國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心鋼鐵研究總院)

硝酸(優(yōu)級(jí)純);所用水符合GB/T 6682中二級(jí)水要求。

1.2樣品制備

取浸漬膠膜紙飾面人造板、PVC薄膜飾面人造板、油漆實(shí)木復(fù)合地板作為試驗(yàn)材料(取自國(guó)家竹木制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心)，用水擦凈材料表面。對(duì)于浸漬膠膜紙飾面人造板，由于裝飾層堅(jiān)硬，可用鋒利刀片均勻刮取表面膠膜紙的耐磨層和裝飾紙層，避免刮到基材的纖維屑。將樣品收集到研缽內(nèi)，研磨混合均勻，把通過金屬篩的粉末作為樣品。

對(duì)于PVC薄膜飾面人造板，根據(jù)LY/T 1279--2008標(biāo)準(zhǔn)，是直接采用GB 18585--2001“室內(nèi)裝飾裝修材料壁紙中有害物質(zhì)限量”檢測(cè)方法，但由于PVC膜不同于壁紙，是壓貼在人造板基材上的，背面有膠黏劑，因此對(duì)取樣方法進(jìn)行

改進(jìn)。撕取或采用刀片輔助揭取板材表面的PVC膜，然后用刀片刮去背面木質(zhì)纖維屑和膠質(zhì)，用剪刀將PVC膜剪至面積小于2 mmX2 rnrn的碎片，把該碎片作為樣品。對(duì)于油漆飾面的人造板，參照GB 18584--2001中家具漆膜的取樣方法，在產(chǎn)品涂層表面，用刮刀刮取適量涂層，避免刮到基材的纖維屑。在室溫下將涂層樣品通過磁力攪拌粉碎，把通過0.5 F/lm孔徑金屬篩的粉末作為樣品。

1.3微波消解前處理

將1.2中三種樣品各稱取0.1 g，分別置于聚四氟乙烯消解罐中，加入7.5 mL硝酸和2.5 mL過氧化氫，蓋好密封塞，放入微波消解儀中，消解程序見表1。將消解液定容于50 mL容量瓶中，用0.45“m孔徑濾膜過濾，以濾液作為樣品待測(cè)液。

1.4儀器分析條件選擇

火焰原子吸收光譜法(FAAS)分析條件見表2。按表2儀器參數(shù)分析鉛、鎘元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品待測(cè)液。同時(shí)，測(cè)定方法檢出限、加標(biāo)回收率和精密度。鉛、鎘的吸光度隨觀測(cè)高度增大而變大，因而選用儀器最高的觀測(cè)高度;鉻元素的吸光度隨觀測(cè)高度增大而變小，因而選擇最低的觀測(cè)高度。鉛的燈電流大于8 mA時(shí)靈敏度急劇下降，為了獲得較高精密度，選擇大電流。鎘元素?zé)綦娏鳛?～5 mA時(shí)，靈敏度下降，在4 mA時(shí)靈敏度和精密度均較好。鉻元素?zé)綦娏髟?8 mA時(shí)，靈敏度略有下降，但是精密度變好，標(biāo)準(zhǔn)曲線重現(xiàn)性和穩(wěn)定性好。分析鉛元素時(shí)，乙炔氣流量從1.0增大到2.8 L·rain-1時(shí)，吸光度有一定增加，選擇2.4 L·min_1即可使標(biāo)準(zhǔn)曲線達(dá)到較高靈敏度和較好重現(xiàn)性。鎘元素的乙炔氣流量在1.5

～2.0 L·minl時(shí)，分析結(jié)果基本不變，大于2.0 L·min_1時(shí)，吸光度有所下降。乙炔氣流量大于3.0 L·rain一1時(shí)，流量對(duì)鉻元素吸光度影響較顯著，在2.2～3.0 L·rain_1時(shí)吸光度有較大上升。但經(jīng)過對(duì)25種樣品分析后得知，樣品中鉻元素在消解溶液中的含量在0.02～o.45"g·mL_1之間，濃度較低，因此，乙炔流量為2.8 L-rain叫時(shí)便可以獲得較高靈敏度，滿足精密度和靈敏度分析要求。

預(yù)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)浸漬膠膜紙和漆膜樣品待測(cè)液中鎘元素濃度，低于FAAS的鎘元素檢出限，因此把待測(cè)液稀釋十倍后用石墨爐原子吸收光譜法(GFAAs)分析�？疾炝薈d元素?zé)綦娏髟?～5 mA、灰化溫度在300～500℃變化時(shí)產(chǎn)生的影響。結(jié)果表明燈電流越大，提高灰化溫度所導(dǎo)致的靈敏度下降越快，說明鎘元素?fù)p失加劇，尤其是燈電流為4 mA或5mA時(shí)，灰化溫度超過400℃會(huì)造成鎘元素?fù)p失而導(dǎo)致靈敏度下降。在燈電流為4 mA灰化溫度為450℃、燈電流為5mA灰化溫度為500℃時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性相關(guān)性會(huì)大于0.999，但是由于灰化造成損失，而不采用此條件。最終確定GFAAS分析條件為：波長(zhǎng)228.8 mn，狹縫0.7 rffn，燈電流4 Ma，載氣流量250 mL·min;干燥溫度110℃，保持30S，然后在15 S內(nèi)升溫至130℃，保持30 S;灰化溫度300℃，升溫10 S，保持20 s;原子化溫度1 500℃，保持時(shí)問3s;凈化溫度為2 450℃，升溫1 S，保持時(shí)間3 S。

2結(jié)果與討論

2.1微波消解條件

微波消解樣品時(shí)，稱樣量、消解體系的選擇、消解溫度和壓力是比較重要的參數(shù)。在制樣時(shí)，刮取人造板表面的浸漬膠膜紙或油漆涂膜較為困難，尤其是膠膜紙固化后較堅(jiān)硬，刮刀的損耗較大;漆膜樣品加入消解液后產(chǎn)生劇烈反應(yīng)，靜置一段時(shí)間后反應(yīng)速度減緩，但在微波消解時(shí)，會(huì)再次發(fā)生劇烈反應(yīng)，可能導(dǎo)致沖罐而損失樣品。因此，在滿足檢測(cè)要求的情況下，樣品越少越好。試驗(yàn)證明稱樣0.100 g時(shí)，消解過后消解罐中的溶液便于清洗、轉(zhuǎn)移，檢測(cè)時(shí)也可滿足分析要求。消解體系為HN03+H202(7.5 mL+2.5 mL)時(shí)，無需加入其他酸便可以得到澄清消解液。對(duì)于PVC樣品，可能略有白色渾濁現(xiàn)象，此時(shí)，可加入幾滴氫氟酸絡(luò)合至澄清液體。消解體系用量一般都在10 mL左右，用量過低消解不完全，并且多余的微波能量導(dǎo)致消解罐溫度過高，有損罐體;用量過高會(huì)導(dǎo)致消解罐內(nèi)壓力過大，分析時(shí)也會(huì)因?yàn)樗岷�量較高對(duì)分析結(jié)果產(chǎn)生干擾。

浸漬膠膜紙、漆膜和PVC薄膜三種樣品中，較難消解的是PVC薄膜。在選擇消解程序時(shí)，兩個(gè)階段的升溫程序可以將PVC樣品消鰓完全，同時(shí)也可以監(jiān)測(cè)漆膜等樣品的反應(yīng)，避免反應(yīng)過快導(dǎo)致消解罐溫度壓力過高。功率第1階段采用700 W，第2階段采用1 100 W，可為消解提供足夠能量，且小于最大功率1 400 W，不會(huì)使儀器負(fù)荷過大而降低使用壽命，達(dá)到較好消解樣品的目的。在消解溫度和壓力選擇時(shí)，溫度低于225℃時(shí)會(huì)導(dǎo)致消解不完全，分析結(jié)果偏小，高于225℃時(shí)分析結(jié)果差異較小。消解壓力高于50 bar時(shí)，Pb和Cr分析結(jié)果基本不變，在壓力為55 bar時(shí)，鎘元素分析結(jié)果增大，且PVC樣品消解液較壓力為50 bar時(shí)更為澄清，而壓力在60 bar時(shí)Pb，Cd和Cr的分析結(jié)果基本不變，表明消

解已經(jīng)完全。

因此，表1中的實(shí)驗(yàn)條件可用于人造板飾面材料中重金屬樣品的微波消解處理。

2.2標(biāo)準(zhǔn)曲線及線性范圍FAAS的鉛Pb、鎘CA、鉻Cr元素和GFAAS的鎘Cd元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性方程、相關(guān)系數(shù)和線性范圍見表3。

FAAS法的鉛元素標(biāo)準(zhǔn)曲線有較寬的線性范圍，可達(dá)20pg·n也～。鎘元素濃度增加到3熘·mLl時(shí)，曲線線性相關(guān)性變差。GFAAS的鎘元素標(biāo)準(zhǔn)曲線在o～4.0“g·L1時(shí)相關(guān)性較好。鉻元素線性范圍為o～5肛g·mL～，一般可以

滿足測(cè)定需要。

2.3檢出限和回收率

測(cè)定樣品空自溶液11次，按標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍除以斜率計(jì)算檢出限。經(jīng)消解

后定容于50 mL容量瓶中，作回收率實(shí)驗(yàn)。結(jié)果見表4�；厥章试�94%～109.2%之間，說明本方法的準(zhǔn)確度較高。

　　2.4精密度

　　FAAS測(cè)定PVC薄膜、浸漬膠膜紙和漆膜的鉛元素和PVC薄膜的鎘元素，GFAAS測(cè)定浸漬膠膜紙和油漆涂膜的鎘元素。每種待測(cè)液連續(xù)測(cè)定5次，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSDN)見表5。根據(jù)表5，F(xiàn)AAS和GFAAS在檢測(cè)樣品時(shí)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5 g，顯然該方法精密度較高。

3結(jié)論

(1)采用微波消鷦作為樣品前處理方法，選擇硝酸和過氧化氫為消解試劑，加入氫氟酸作為絡(luò)合劑，可充分消解漆膜、浸漬膠膜紙和PVC試樣。

(2)采用微波消解～原子吸收法，可測(cè)定浸漬膠膜紙、聚氯乙烯(PVC)薄膜、漆膜等人造板飾面材料中的鉛、鎘、鉻元素含量。該方法準(zhǔn)確可靠，適用于人造板飾面材料中重金屬的分析。