電子電氣產品中有害物質限量檢測技術分析

苗益瑋 何旗

摘 要：電子電氣產品的出現與推廣，使得有害物質隨之增加，并給社會和人們的生活帶來了極大的影響。隨著歐盟RoHS指令的出臺，我國也相繼出臺了類似標準和檢測方法，科學利用起多種電子電子產品中有害物質限量檢測技術。文章主要介紹RoHS指令中關于電子電氣產品中限制的6種有害物質的相關檢測技術，從取樣、前處理及檢測實施的檢測過程進行簡單的分析。

關鍵詞：電子電氣；有害物質；限量；檢測技術

信息化技術的迅猛發展，使得電子電氣的更新速度加快，伴隨著的電子電氣有害物質也日漸增多，給人們的身體健康和社會環境造成巨大地威脅，社會電子電氣產品中有害物質的關注度越來越高。為了減少電子電氣產品中有害物質帶來的危害，2003年歐盟組織發布了關于在電子電氣設備中限制使用有害物質的指令（RoHS），指令強調對電子電氣產品中鉛、鎘、汞、六價鉻、多溴聯苯、多溴聯苯醚的含量的限量要求。根據指令的要求世界各國相繼出臺了類似的標準和檢測方法，在當今形勢下，我國電子電氣產品中有害物資限量檢測技術也成為電子電氣行業乃至社會重點關注的話題。

1 電子電氣產品中有害物質的檢測項目

電子電氣產品主要由多項零部件和材料組成，其中包含了塑料、金屬、玻璃、溶劑等多種材料成分，避免不了含有以上6種有害物質，如以鉛、鎘汞為代表的重金屬元素；以多溴聯苯、多溴聯苯醚為代表的溴化阻燃劑。這些有害物質會對人們的身體健康帶來極大危害，因此需要對這些材料進行檢測，以限制對含有超標有害物質的電子電氣產品的使用。根據RoHS指令中關于鉛、鎘、汞、六價鉻、多溴聯苯、多溴聯苯醚等6種有害物質的限量標準以及客戶的需求而進行對主要有害物質的檢測。

2 電子電氣產品中有害物質的檢測過程分析

2.1 取樣

電子電氣產品是由多項零部件及材料組成，對其有害物質的檢測不可能將其全部材料進行檢測，選擇合適的具有代表性的材料樣本是一項重要的工作。通常情況下，對于塑膠、合金、化學試劑等同質材料取樣比較簡單；而對于由多種元件組成的產品，如電線氛圍外皮、插頭、銅線等，則根據材質來分開取樣。此時便需要適當地拆分手段獲得均質材料，在無法將材料分開時，再考慮混合取樣。混合取樣對于不同材質的比例難以準確把握且實施起來難度大，容易導致測試結果出現較大的差異。因此，在混合取樣時，要根據客戶的要求，決定好取樣的方法與位置，這樣才能獲得好的樣本，方便后期的檢測。

2.2 樣品的前處理和儀器分析

樣品的前處理是電子電氣產品中有害物質限量檢測過程中至關重要的環節，前處理過程涉及多種儀器設備和方法，樣品前處理主要分為無機類與有機類化合物處理。在對無機元素測試的樣品前處理中，主要采用消化方法，此方法不受原材料樣品存在形式的影響，利用強酸在高溫下將材質溶解，其中的有機材質就會被氧化成二氧化碳，剩下的金屬元素則會以相同的形式完全溶解于酸中，再用儀器進行分析。常用的消化法為干法消化、濕法消化、微波消解等。在對有機化合物樣品前處理時，因為有機化合物是以分子化合物的形式存在，因此樣品要先采用箤取方式將化合物萃取出來，常用方法有索式萃取、超聲波萃取等。在萃取后要進行樣品的凈化、過濾和濃縮裝瓶，最后進行儀器的檢測分析。

2.3 儀器檢測方法介紹

2.3.1 分光光度計比色法

分光光度計比色法是依據物質對光的選擇性吸收而建立的檢測分析方法，此方法中儀器操作比較簡便，且具有較高的檢測精密度。分光光度計比色法的實施原理是通過測定被測物質在特定波長處或一定波長范圍內光的吸收度，而對被測物質進行定性和定量的分析。分光光度計比色法主要用于對六價鉻的檢測，在測定時，要首先對三價鉻樣品進行洗溶離，然后將洗溶離后的三價鉻樣品浸泡在pH溶液中，在一段時間后，溶液里的樣品若出現與顯色劑二苯基二氨發生反應后顯現紅色，則表示其溶液中含有六價鉻，最后用分光光度計測定六價鉻吸光度，而得出其含量。

2.3.2 電感耦合等離子體原子發射光譜法

電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-ARS）是當前電子電氣產品有害物資限量檢測方法中比較實用和常用的方法，其原理在于利用元素在受熱或電激發時，由基態躍遷到激發態到返回基態的過程中，發射出特征光譜，從而根據特征光譜進行定性、定量的分析。此方法可以通過選擇波長而將其他離子的干擾排除，還可同時進行多元素的檢測，其分析速度較快，靈敏度、精密度都比較高。隨著此方法的逐漸推廣使用，其儀器系統也在不斷得到改進，改進后而廣泛使用的ICP-ARS儀器主要有順序掃描、多道同時型、全譜直讀型等類型，并廣受檢測人員的青睞。

2.3.3 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法是一種原子對光輻射產生吸收的光譜分析方法，是最適合于汞的檢測方法。此方法根據氣態原子對同種原子發射出的特征光譜輻射具有的吸收能力原理，通過測量試樣的吸光度進行材質中有害物質的檢被檢測，一般有火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法等。原子吸收光譜法具有一定的局限性，限于水溶液或某些電子電氣產品中樣品前處理后可溶解的金屬元素的分析，其金屬元素很容易被檢測出有害物質含量。值得注意的是，原子吸收光譜法的實施過程中容易發生干擾效應，造成檢測結果的失誤，可以通過連續稀釋、添加穩定劑、混合氫氣等方法消除或減少基質干擾；對于檢測儀器則通過選取適當的單色分光器、石墨爐、光電倍增管等方法減小由原子吸收光譜儀機種不同而帶來的消極影響。

2.3.4 氣相色譜-質譜法

隨著儀器聯用技術的發展，由氣相色譜儀與質譜儀經過接口技術而聯用的檢測技術被利用起來，即構成了現代的氣相色譜-質譜法，此方法是對有機物質檢測最主要的定性確認手段，且逐漸成為復雜混合物檢測最有效的手段之一，例如電子電氣產品中有害物質中的多溴聯苯醚成分和含量都能有最高效地檢測出來。了解此技術的工作原理，有必要先對其兩種儀器原理進行了解，氣相色譜法是基于樣品中各組分譜圖中峰的保留值與組分熱力學參數有定性關系、峰面積與組分含量有定量關系而確定被檢測物質的有害物質種類及含量；而質譜分析法則根據分子在真空中被電子轟擊而形成的離子在電磁場中分離后，形成的分子離子及碎片離子的質量數及其相對峰度，得出被檢測物質的分子量、元素組成及結構等信息。因此，氣相色譜-質譜聯用儀兼有色譜對混合物的快速分離及質譜對分子結構的鑒定功能。值得注意的是，氣相色譜-質譜聯用儀的核心檢測設備都在高真空狀態下工作，那么，對工作環境有較高的要求，檢測時要保證氣流的穩定、儀器中的易耗品要及時更換、真空泵油量也應保證在高真空狀態等。

3 結束語

隨著電子電氣產品的更新發展，其有害物質對社會環境及人們的身體健康有嚴重的影響。因此，電子電氣產品制造企業應該依據RoHS指令標準有效控制和減少電子電氣產品中的有害物質含量，檢測機構要實時按照國家質量檢測標準進行產品中有害物質限量檢測。文章主要介紹了關于電子電氣產品中有害物質檢測項目及檢測過程與技術方法，希望能對相關電子電氣制造企業和檢測機構帶來一定的幫助。

參考文獻

[1]范岑亮.電子電氣產品中六類有害物質含量的檢測方法[J].環境技術，2006（3）.

[2]陳澤勇，張進軍.IEC62321有害物質檢測方法進展[J].信息技術與標準化，2009（07）.

[3]熊勝森，簡虎.RoHS指令中六種有害物質檢測方法的研究[J].ELECTRONICS QUALITY，2005（9）.

作者簡介：苗益瑋（1980，4-），女，籍貫：山西省陽泉市，現職稱：助理工程師，學歷：本科，研究方向：機電產品檢測。