陶瓷樣品中鉛和鎘的測(cè)定＊

李文清 賀曉梅

（1 中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)（陜西）有限公司 陜西 咸陽(yáng) 712000）（2 咸陽(yáng)陶瓷研究設(shè)計(jì)院 陜西 咸陽(yáng) 712000）

前言

鉛、鎘、汞被人們稱(chēng)之為工業(yè)3大污染金屬元素，其中鉛、鎘廣泛存在于陶瓷制品中，是各國(guó)對(duì)陶瓷制品衛(wèi)生安全表中必檢的元素指標(biāo)。由于鉛、鎘很難排除人體外，會(huì)在人體內(nèi)積累，因此即使攝入量很少，但只要是經(jīng)常性的接觸或攝入，當(dāng)積累到一定量時(shí)鉛、鎘會(huì)引起身體各種病變，重者甚至導(dǎo)致死亡。為此，世界各國(guó)對(duì)陶瓷制品中鉛、鎘含量標(biāo)準(zhǔn)做了越來(lái)越嚴(yán)格的限制。

微量鉛、鎘的測(cè)定，通常采用分光光度法、原子吸收法、電化學(xué)分析法等。原子吸收法作為多種金屬元素測(cè)定最靈敏的技術(shù)，在 GB／T 3810.15－2006《有釉磚鉛和鎘溶出量的測(cè)定》、HJ／T 296－2006《衛(wèi)生陶瓷 環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求》《陶瓷樣品中鉛和鎘的測(cè)定》等標(biāo)準(zhǔn)中都得到了廣泛采用。

筆者應(yīng)用火焰原子吸收法，介紹了陶瓷磚和衛(wèi)生陶瓷樣品中微量鉛、鎘測(cè)定的原理和測(cè)試過(guò)程，并對(duì)測(cè)量過(guò)程中需要注意的問(wèn)題進(jìn)行了分析探討。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 儀器與試劑

1）儀器。原子吸收分光光度計(jì)TAS－990（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司生產(chǎn)）、恒溫加熱板ASN－1500（上海譽(yù)星電子有限公司生產(chǎn)）、電子天平BS－124S（賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司生產(chǎn)）。

2）試劑。硝酸（優(yōu)級(jí)純）、去離子水、1000μg／ml鉛標(biāo)準(zhǔn)液（中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院，GBW 08619）、1000μg／ml鎘標(biāo)準(zhǔn)液（中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院，GBW 08612）。

1.2 方法原理

樣品經(jīng)預(yù)處理使鉛以離子狀態(tài)存在于溶液中，樣品溶液中鉛離子被原子化后，基態(tài)鉛原子吸收來(lái)自鉛空心陰極燈發(fā)出的共振線，其吸光度與樣品中鉛含量成正比。在其他條件不變的情況下，根據(jù)測(cè)量被吸收后的譜線強(qiáng)度，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較進(jìn)行定量［1］。

1.3 樣品處理

陶瓷試樣經(jīng)過(guò)清洗、烘干、粉碎、縮分、研磨后，過(guò)80 μm目篩，然后稱(chēng)取樣品10g（精確至0.0001g），加入至100ml燒杯中，再往燒杯中加入25ml的50%硝酸溶液攪拌均勻，蓋上表面皿，置于200℃低溫加熱板上加熱2 h，冷卻靜置1h，立即過(guò)濾至50ml容量瓶中，用水定容到刻度，搖勻。放置后，攪拌溶液使其足夠均勻，取一部分測(cè)試液，選用適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)在火焰原子吸收分光光度計(jì)上進(jìn)行分析。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度

鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（μg／ml）：0、0.5、1、2、4、5；

鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（μg／ml）：0、0.1、0.2、0.5、0.8、1。

1.5 實(shí)驗(yàn)條件

表1 鉛、鎘測(cè)定的實(shí)驗(yàn)條件

1.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制及待測(cè)樣鉛和鎘含量的測(cè)定

將已配制好的鉛、鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液，按濃度由低到高進(jìn)樣，測(cè)量其吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。最后吸入待測(cè)試樣溶液，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)得的吸光度，求出待測(cè)樣品中鉛、鎘的含量，并求出平均值。

1.7 靈敏度、檢出限、回收率、精密度的測(cè)量

對(duì)空白樣進(jìn)行10次測(cè)量，另外對(duì)鉛、鎘任一標(biāo)準(zhǔn)樣進(jìn)行10次測(cè)量，求其方法的靈敏度、檢出限、回收率及精密度。

式中：ΔC／ΔA——標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率；

Xi——該標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定時(shí)所對(duì)應(yīng)的吸光度；

n——測(cè)定該標(biāo)準(zhǔn)曲線的次數(shù)；

P—— 未知液測(cè)量10次的平均濃度值；

Ps—— 標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度；

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

2.1.1 鉛的標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

鉛的標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制見(jiàn)圖1。

圖1 鉛的標(biāo)準(zhǔn)曲線

由圖1可知，鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為0～10μg／ml時(shí)，濃度與吸光度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。

2.1.2 鎘標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制（見(jiàn)圖2）

由圖2可知，鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為0～1.0μg／ml時(shí)，濃度與吸光度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。

圖2 鎘的標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.2 鉛、鎘的靈敏度、檢出限、回收率和精密度的測(cè)定

將表2和表3的數(shù)據(jù)分別代入公式（1）、（2）、（3）、（4）、（5）中，可得到鉛、鎘的靈敏度、檢出限、回收率和精密度，其結(jié)果如表4所示。

表2 5.0μg／ml鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定10次所得的濃度值（μg／ml）

表3 0.5μg／ml鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定10次所得的濃度值（μg／ml）

表4 鉛、鎘的靈敏度、檢出限、回收率和精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，用原子吸收分光光度法測(cè)定鉛、鎘的檢出限低、回收率高和精密度結(jié)果準(zhǔn)確。

2.3 陶瓷磚和衛(wèi)生陶瓷樣品的檢驗(yàn)結(jié)果與分析

從表5可以看出，有釉陶瓷制品中鉛含量都較高，而鎘含量一般較低。這是因?yàn)樵诖捎灾屑尤脬U丹（PbO）等能起到助熔作用，可降低釉的表面張力、熔體的粘度，同時(shí)增加釉面的光澤度，拓寬釉的燒成溫度，有利于著色氧化物發(fā)色。在色料中加入鉛丹等，還能促使色料在低溫度下顯色［2～3］。

表5 陶瓷磚、衛(wèi)生陶瓷樣品中鉛、鎘含量（mg／kg）

2.4 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要注意的幾點(diǎn)問(wèn)題

2.4.1 樣品前處理

樣品在清洗、烘干、粉碎、縮分、研磨和過(guò)篩各過(guò)程中一定要防止雜質(zhì)混入，防止樣品被污染；實(shí)驗(yàn)所使用的玻璃容器都應(yīng)洗滌干凈，然后浸入30%～50%的硝酸中浸泡24h，先用流水沖洗，最后使用二次蒸餾水漂洗干凈、烘干，備用。

2.4.2 硝酸液消解過(guò)程

倒入硝酸溶液時(shí)一定要緩慢，然后用少量蒸餾水沖洗粘在燒杯壁上的樣品粉末。硝酸溶液消解開(kāi)始時(shí)溫度不能太高以防止爆沸，然后再慢慢調(diào)高溫度繼續(xù)消解，在整個(gè)消解過(guò)程中保持酸液穩(wěn)定均勻的沸騰即可，不能讓消解的硝酸溶液燒干。

2.4.3 儀器操作過(guò)程

首先，檢查水封及儀器各部分的連接，當(dāng)水封無(wú)水時(shí)會(huì)發(fā)生“回火”現(xiàn)象；檢查燃燒使用的氣體是否充足；燃燒的火焰要保證是藍(lán)色的，使其原子化在最高的火焰區(qū)，提高靈敏度，若火焰不純，要及時(shí)清除燃燒器噴口的雜質(zhì)；調(diào)整樣品的吸入量，一般情況下調(diào)整至6～8ml／min；調(diào)整霧化器的霧化效率使其最佳化。

3 結(jié)語(yǔ)

火焰原子吸收分光光度法能夠滿(mǎn)足建筑衛(wèi)生陶瓷國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鉛、鎘含量檢測(cè)的要求。它具有檢出限低、回收率高、準(zhǔn)確度高、分析速度快、易于自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，且價(jià)格低廉，在建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)中具有廣闊的發(fā)展前景［4］。

1 李曉燕.現(xiàn)代儀器分析.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008

2 唐志陽(yáng).日用陶瓷鉛溶出量超標(biāo)的原因及對(duì)策.全國(guó)性建材核心期刊——陶瓷，2001（4）：19～20

3 胡俊，區(qū)卓琨.日用陶瓷鉛鎘溶出量的成因、危害及檢測(cè).佛山陶瓷，2011（11）：16～19

4 喬凌霞.淺談原子吸收光譜法在實(shí)際應(yīng)用中需注意的幾個(gè)問(wèn)題.醫(yī)學(xué)動(dòng)物防制，2010（2）：196