微波消解ICP-AES 法測定環氧樹脂中微量鉛、鎘、汞含量

張 亮

（江蘇揚農化工集團有限公司，江蘇 揚州225009）

1 實驗部分

微波消解是近年來愈來愈流行的實驗室樣品的前處理方法，該方法具有消解快、無損失、污染少等特點，在微量元素的檢測中被廣泛應用[4]。

1.1 儀器及主要工作條件

1.1.1 儀器設備

采用的儀器設備為美國熱電iCAP6300 型ICP儀、同軸玻璃氣動霧化器、旋流霧化室MWS-3 型微波消解系統（德國Berghof 公司）、韓國human 超純水器、石英坩堝、電熱板、容量瓶（50 mL、100 mL）、移液管（1 mL、2 mL）。

1.1.2 儀器參數

儀器參數為RF 功率：1 150 W；輔助氣流量：0.5 L/min；NEB GAS：0.25 MPa；泵速：50 r/m。

1.1.3 測定元素的分析譜線和積分時間的選擇

在儀器工作條件下，選擇沒有干擾，并且信背比最大的譜線為分析譜線。 測定元素的分析譜線見表1，積分時間均為5 s。

表1 測定元素的分析譜線

1.2 標準溶液和試劑

鉛、鎘、汞標準溶液為1 000 mg/L（國家標準物質中心），試劑為高純硝酸。

標準溶液配制方法為（1）低標：分別移取鉛、鎘、汞標準溶液1 mL 于100 mL 容量瓶中， 用5%硝酸溶液定容至刻度（鉛、鎘、汞均為10 μg/mL）；高標：分別移取鉛、鎘、汞標準溶液2 mL 于100 mL 容量瓶中，用5%硝酸溶液定容至刻度（鉛、鎘、汞均為20 μg/mL）。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品處理

稱取約0.5 g 環氧樹脂，裝入消解罐中，加入高純濃硝酸6 mL，放置30 min，加入2 mL 雙氧水，裝好防爆膜，蓋緊蓋子，先按照表2 程序預熱，再按照表3 程序消解。

表2 預熱程序

表3 消解程序

樣品消解后，將消解液移至石英坩堝，用電熱板低溫加熱至小體積（1 mL 左右）后，用5%硝酸溶液清洗，并將溶液全部移入50 mL 容量瓶中。 同時，做空白試驗。

1.3.2 工作曲線

以1.1.2 列出的儀器參數和表1 所示的分析譜線，先以配制好的標準溶液測量鉛、鎘、汞的強度值，擬合工作曲線，鉛、鎘、汞標準濃度和強度見表4，其工作曲線見圖1、圖2 和圖3，標準曲線法需保證標樣和試樣的基體一致， 本方法同采用5%硝酸溶液為基體。

由圖1、圖2 和圖3 可見，鉛、鎘、汞元素的標準曲線線性圖R2均大于0.999 5，線性較好。

2 結果和討論

2.1 儀器工作條件的優化

2.1.1 微波消解的條件選擇

對MWS-3 型微波消解系統， 當設定溫度過高或者稱樣量過多時，容易發生爆罐現象，因此，實驗前，首先要確定最佳樣品稱量質量和最佳的最高溫度。 通過正交試驗，確定最佳樣品稱量質量大致為0.5 g，再通過反復試驗得到環氧樹脂消化完全的最佳條件。由于溫度過高會對微波消解罐產生損傷，盡量使最高溫度降低。在環氧樹脂樣品處理過程中，加入高純濃硝酸后放置30 min，能夠使消解反應平和，而加入雙氧水，既可以增加氧化性，又可以去除消解過程中多余的NO2。

2.1.2 儀器發射功率的選擇

采用10 μg/mL 的鉛、鎘、汞標準溶液，在950～1 350 W 進行發射功率的選擇。 測定的信號隨著功率的上升而增加，但背景值也有所增加，為了保護儀器的功率管，采用1 150 W 的功率。高頻功率對強度的影響見圖4。

2.1.3 輔助氣流量的選擇

采用濃度為10 μg/mL 的鉛、鎘、汞標準溶液，在流量0.5～1.5 L/min 下，進行輔助氣流量選擇。 輔助氣流量對強度的影響見圖5。

由圖5 可見，輔助氣流量對強度影響不大，輔助氣為0.5 L/min 時信號略強，因此，采用0.5 L/min 的輔助氣流量。

2.1.4 霧化壓力的選擇

采用濃度為10 μg/mL 的鉛、鎘、汞標準溶液，在壓力0.15～0.30 MPa 下進行霧化壓力選擇。 霧化壓力對強度的影響見圖6。

由圖6 可見，增大霧化壓力，信號值增大，但霧化壓力大于0.25 MPa 時增幅不大。 因此，采用的霧化壓力為0.25 MPa。

2.2 酸度的影響

因硫酸對測定的負影響比較顯著，樣品消解用到硝酸，主要討論硝酸濃度對測定的影響。 配制不同硝酸濃度的鉛、鎘、汞標準溶液，其濃度均為10 μg/mL，進行測定，不同酸度對強度的影響見圖7。

由圖7 可見，隨著硝酸濃度的升高，其強度略有下降，所以，本實驗選擇體積分數5%硝酸介質進行測定。

2.3 測定元素的檢出限

連續測定空白11 次，計算其標準偏差，以3 倍的標準偏差作為強度值從標準曲線上計算檢出限，其數據見表5。

表5 檢出限數據

從表5 可見， 鉛、 鎘、 汞元素的檢出限分別為12、5、15 μg/mL，能夠滿足RoHS 中鉛、鎘、汞的測定要求。

2.4 精密度試驗

對一個試樣溶液進行10 次測定，試樣的測定結果和相對標準偏差（Rsd）見表6。

表6 試樣中鉛、鎘、汞的分析結果及精密度

從表6 可見，試樣中鉛、鎘、汞的測定平均值分別為0.064、0.019、0.045 μg/mL， 其10 次測定的Rsd小于1.0%，精密度不錯。

2.5 加標回收試驗

分別向試樣中加入0.5 μg/mL 鉛、鎘、汞標準溶液進行加標回收試驗。 鉛、鎘、汞的加標回收率分別為103.2%、97.2%、93.4%，數據見表7。

表7 加標回收數據

從表7 可見， 鉛、 鎘、 汞的加標回收率分別為103.2%、97.2%、93.4%，其中，汞的加標回收率偏低，原因是汞在常溫下容易揮發。

3 試樣的測定結果

環氧樹脂采用微波消解的測定結果見表8。

表8 環氧樹脂的測定結果 μg/mL

4 結論

用微波消解前處理環氧樹脂， 采用標準曲線法快速測定RoHS 指令中鉛、鎘、汞元素的含量，較好地解決了在樣品濕法前處理過程中，Hg 有部分揮發損失以及樣品處理完全，沒有不溶物，無需過濾并用適當的儀器確定殘渣中是否含有待測元素的問題。 本方法優化條件為RF 功率1 150 W、輔助氣流量0.5 L/min、霧化氣壓力0.25 MPa、泵速50 r/m，鉛、鎘、汞元素的標準曲線R2均大于0.999 5，其檢出限分別為12、5、15 ng/mL， 樣品10 次測定的Rsd均小于1.0%，標準回收率分別為103.2%、97.2%、93.4%。