陶瓷樣品中鉛和鎘的測定＊

李文清 賀曉梅

（1 中國建材檢驗認證集團（陜西）有限公司 陜西 咸陽 712000）（2 咸陽陶瓷研究設計院 陜西 咸陽 712000）

前言

鉛、鎘、汞被人們稱之為工業3大污染金屬元素，其中鉛、鎘廣泛存在于陶瓷制品中，是各國對陶瓷制品衛生安全表中必檢的元素指標。由于鉛、鎘很難排除人體外，會在人體內積累，因此即使攝入量很少，但只要是經常性的接觸或攝入，當積累到一定量時鉛、鎘會引起身體各種病變，重者甚至導致死亡。為此，世界各國對陶瓷制品中鉛、鎘含量標準做了越來越嚴格的限制。

微量鉛、鎘的測定，通常采用分光光度法、原子吸收法、電化學分析法等。原子吸收法作為多種金屬元素測定最靈敏的技術，在 GB／T 3810.15－2006《有釉磚鉛和鎘溶出量的測定》、HJ／T 296－2006《衛生陶瓷 環境標志產品技術要求》《陶瓷樣品中鉛和鎘的測定》等標準中都得到了廣泛采用。

筆者應用火焰原子吸收法，介紹了陶瓷磚和衛生陶瓷樣品中微量鉛、鎘測定的原理和測試過程，并對測量過程中需要注意的問題進行了分析探討。

1 實驗

1.1 儀器與試劑

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

2）試劑。硝酸（優級純）、去離子水、1000μg／ml鉛標準液（中國計量科學研究院，GBW 08619）、1000μg／ml鎘標準液（中國計量科學研究院，GBW 08612）。

1.2 方法原理

樣品經預處理使鉛以離子狀態存在于溶液中，樣品溶液中鉛離子被原子化后，基態鉛原子吸收來自鉛空心陰極燈發出的共振線，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，根據測量被吸收后的譜線強度，與標準系列比較進行定量［1］。

1.3 樣品處理

陶瓷試樣經過清洗、烘干、粉碎、縮分、研磨后，過80 μm目篩，然后稱取樣品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，取一部分測試液，選用適當的波長在火焰原子吸收分光光度計上進行分析。

1.4 標準溶液濃度

鉛標準溶液濃度（μg／ml）：0、0.5、1、2、4、5；

鎘標準溶液濃度（μg／ml）：0、0.1、0.2、0.5、0.8、1。

1.5 實驗條件

表1 鉛、鎘測定的實驗條件

1.6 標準曲線的繪制及待測樣鉛和鎘含量的測定

將已配制好的鉛、鎘標準溶液，按濃度由低到高進樣，測量其吸光度，繪制標準曲線。最后吸入待測試樣溶液，根據標準曲線測得的吸光度，求出待測樣品中鉛、鎘的含量，并求出平均值。

1.7 靈敏度、檢出限、回收率、精密度的測量

對空白樣進行10次測量，另外對鉛、鎘任一標準樣進行10次測量，求其方法的靈敏度、檢出限、回收率及精密度。

式中：ΔC／ΔA——標準曲線斜率；

Xi——該標準溶液測定時所對應的吸光度；

n——測定該標準曲線的次數；

P—— 未知液測量10次的平均濃度值；

Ps—— 標準溶液的濃度；

2 結果與討論

2.1 標準曲線的繪制

2.1.1 鉛的標準曲線的繪制

鉛的標準曲線的繪制見圖1。

圖1 鉛的標準曲線

由圖1可知，鉛標準溶液濃度為0～10μg／ml時，濃度與吸光度呈現良好的線性關系。

2.1.2 鎘標準曲線的繪制（見圖2）

由圖2可知，鎘標準溶液濃度為0～1.0μg／ml時，濃度與吸光度呈現良好的線性關系。

圖2 鎘的標準曲線

2.2 鉛、鎘的靈敏度、檢出限、回收率和精密度的測定

將表2和表3的數據分別代入公式（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，其結果如表4所示。

表2 5.0μg／ml鉛標準溶液測定10次所得的濃度值（μg／ml）

表3 0.5μg／ml鎘標準溶液測定10次所得的濃度值（μg／ml）

表4 鉛、鎘的靈敏度、檢出限、回收率和精密度實驗結果

由表4可知，用原子吸收分光光度法測定鉛、鎘的檢出限低、回收率高和精密度結果準確。

2.3 陶瓷磚和衛生陶瓷樣品的檢驗結果與分析

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。這是因為在瓷釉中加入鉛丹（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、衛生陶瓷樣品中鉛、鎘含量（mg／kg）

2.4 實驗過程中需要注意的幾點問題

2.4.1 樣品前處理

樣品在清洗、烘干、粉碎、縮分、研磨和過篩各過程中一定要防止雜質混入，防止樣品被污染；實驗所使用的玻璃容器都應洗滌干凈，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 硝酸液消解過程

倒入硝酸溶液時一定要緩慢，然后用少量蒸餾水沖洗粘在燒杯壁上的樣品粉末。硝酸溶液消解開始時溫度不能太高以防止爆沸，然后再慢慢調高溫度繼續消解，在整個消解過程中保持酸液穩定均勻的沸騰即可，不能讓消解的硝酸溶液燒干。

2.4.3 儀器操作過程

首先，檢查水封及儀器各部分的連接，當水封無水時會發生“回火”現象；檢查燃燒使用的氣體是否充足；燃燒的火焰要保證是藍色的，使其原子化在最高的火焰區，提高靈敏度，若火焰不純，要及時清除燃燒器噴口的雜質；調整樣品的吸入量，一般情況下調整至6～8ml／min；調整霧化器的霧化效率使其最佳化。

3 結語

火焰原子吸收分光光度法能夠滿足建筑衛生陶瓷國家標準和環境保護標準對鉛、鎘含量檢測的要求。它具有檢出限低、回收率高、準確度高、分析速度快、易于自動化等優點，且價格低廉，在建筑衛生陶瓷行業中具有廣闊的發展前景［4］。

1 李曉燕.現代儀器分析.北京：化學工業出版社，2008

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

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

4 喬凌霞.淺談原子吸收光譜法在實際應用中需注意的幾個問題.醫學動物防制，2010（2）：196