微波消解ICP-AES法測定聚苯乙烯吸附樹脂中重金屬含量

黎 淼 唐麗嶸 計(jì)曉梅

桂林市環(huán)境監(jiān)測中心站，廣西 桂林 541002

微波消解ICP-AES法測定聚苯乙烯吸附樹脂中重金屬含量

黎 淼 唐麗嶸 計(jì)曉梅

桂林市環(huán)境監(jiān)測中心站，廣西 桂林 541002

通過優(yōu)化分析條件，實(shí)驗(yàn)研究了微波消解電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定聚苯乙烯吸附樹脂中的Fe、Mn、Zn、Pb、Cd、Cr六種重金屬的含量。方法的檢出限為0.0005～0.02mg/L之間，回收率在98.0 %～101.29%，RSD小于3.6%。該方法靈敏度高、重復(fù)性好，可實(shí)現(xiàn)對聚苯乙烯吸附樹脂中重金屬的含量快速準(zhǔn)確地測定。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法；微波消解；聚苯乙烯吸附樹脂；重金屬

0 前言

聚苯乙烯吸附樹脂是通過苯乙烯為單體，加入一定量的交聯(lián)劑，通過懸浮聚合而制得[1]。目前，該類樹脂機(jī)械強(qiáng)度高，可以人為調(diào)節(jié)孔徑分布以及比表面，在適當(dāng)?shù)目讖较掠休^高的比表面和恰好的極性，因此，聚苯乙烯吸附樹脂能吸附那些不易溶于水，卻能高度溶于甲醇、乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑的帶極性的分子。而血液中毒物分子龐大，帶極性的親水基團(tuán)較多，很容易為各種大孔樹脂所吸附[2]。因此，聚苯乙烯吸附樹脂在血液灌流醫(yī)療領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用。

但是，在臨床領(lǐng)域，治療過程中經(jīng)常會出現(xiàn)產(chǎn)品凝血的現(xiàn)象，甚至有患者出現(xiàn)過敏等不適反應(yīng)。目前，通過研究，有很多種因素可能會導(dǎo)致上述癥狀，其中，聚苯乙烯吸附樹脂中的重金屬含量高是其中因素之一[3]。因此，對聚苯乙烯吸附樹脂中的重金屬含量進(jìn)行檢測分析就顯得很有必要。

與傳統(tǒng)的原子吸收法和分光光度法相比，ICP-AES法的準(zhǔn)確度以及靈敏度均較高，能有效避免體系內(nèi)基體元素的干擾，且能夠?qū)崿F(xiàn)多種元素的同時測定。因此，在重金屬的監(jiān)測分析領(lǐng)域，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法已經(jīng)成為國際上先進(jìn)的檢測技術(shù)。而前處理技術(shù)主要是指在樣品分析之前，通過一定的預(yù)處理將基體復(fù)雜的樣品轉(zhuǎn)化成能夠滿足分析測試要求的樣品的一種手段。樹脂類樣品進(jìn)行重金屬分析測試前，也需要通過相應(yīng)的前處理手段將樣品中的重金屬充分的提取出來。樹脂類樣品的前處理一般采用索氏提取法或高溫灰化法，索氏提取法操作煩瑣，處理過程耗時較長，而高溫灰化法處理溫度較高，一般需達(dá)到500℃或者更高溫度，而且在馬弗爐中灰化容易造成密閉不嚴(yán)的情況，這樣就容易造成重金屬元素的揮發(fā)及損失，導(dǎo)致結(jié)果回收率低、精度和準(zhǔn)確度較差，從而不能準(zhǔn)確測定樹脂中重金屬的含量。而微波消解法是近年來出現(xiàn)的一種比較新穎的樣品前處理技術(shù)，相比傳統(tǒng)的前處理技術(shù)，微波消解大大縮短了處理時間，整個處理過程能夠在幾十分鐘之內(nèi)完成，帶入的干擾也較少，添加組分僅僅是常見的幾種混酸，而且樣品的消解是在密閉容器中進(jìn)行的，避免了重金屬元素的揮發(fā)以及損失，樣品在密閉容器中，更容易消解充分，因此，微波消解法作為一種先進(jìn)的前處理手段，在重金屬分析檢測領(lǐng)域，已經(jīng)越來越引起重視。

本文主要是采用微波消解ICP-AES法對未凈化加工的聚苯乙烯吸附樹脂進(jìn)行檢測，通過定量檢測分析在樹脂合成過程中可能會引入樹脂內(nèi)部的Fe、Mn、Zn、Pb、Cd、Cr六種重金屬組分，來考察聚苯乙烯吸附樹脂中的重金屬含量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 主要儀器

美國熱電公司 Icap 6000 series電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，美國CEM公司MARS6 classic多功能微波消解儀，中國上海博通化學(xué)科技有限公司09C20型智能控溫電加熱器。

1．2 主要試劑

鹽酸：優(yōu)級純，廣州化工廠；

硝酸：優(yōu)級純，廣州化工廠；

氫氟酸：優(yōu)級純，廣州化工廠；

Fe、Mn標(biāo)準(zhǔn)溶液：均為1000mg/L，購于國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；

Zn、Pb、Cd、Cr標(biāo)準(zhǔn)溶液：均為1000mg/L，購于國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；

H2O：18MΩ以上去離子水；

氬氣：鋼瓶氣，純度99.999%國信氣體。

1．3 試劑的配制

1.3.1 100mg/L中間液的配置

分別將1000mg/L Fe、Mn標(biāo)準(zhǔn)溶液以及1000mg/L Zn、Pb、Cd、Cr標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋10倍，即得到100mg/L中間液，可用于后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制。

1.3.2 配制標(biāo)準(zhǔn)溶液

分別取0.1、0.3、1、2、3mL的100mg/L中間液于100mL容量瓶中，使用1%的HNO3溶液定容，定容至接近容量瓶刻度時，換用裝有去離子水的洗瓶進(jìn)行定容，最后，定容至刻度，即可得到0.1、0.3、1、2、3mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，將標(biāo)準(zhǔn)溶液轉(zhuǎn)移至聚乙烯瓶中，待用。

1．4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 微波消解前處理

準(zhǔn)確稱取聚苯乙烯吸附樹脂0.2g于消解罐中，加入2mL濃鹽酸、6mL濃硝酸，設(shè)定微波消解儀的程序，將消解罐放入微波消解儀中進(jìn)行消解。消解過程中，不要走開，要注意觀察儀器內(nèi)的消解罐是否有漏氣，并觀察微波消解儀的面板曲線，確認(rèn)儀器內(nèi)部溫度、壓力是否正常，避免在實(shí)驗(yàn)過程中，出現(xiàn)爆罐的情況。消解結(jié)束后，將消解罐移入通風(fēng)櫥中進(jìn)行冷卻，冷卻至室溫后，將消解罐打開放氣，之后，在將消解罐轉(zhuǎn)移到控溫加熱器上進(jìn)行趕酸，趕酸過程中要注意觀察，避免溶液出現(xiàn)干涸的情況，至溶液近干的時候，將消解罐取出，并冷卻至室溫，觀察消解是否充分，如果消解完全，則將消解液轉(zhuǎn)移到50mL容量瓶中，最后，用去離子水定容至刻度。

1.4.2 樣品測定

開機(jī)運(yùn)行ICP-AES，并利用2.3.2配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，測定2.4.1樣品處理的溶液，獲得樣品中被測重金屬的含量。

2 結(jié)果與討論

2．1 消解體系的選擇

在消解體系中，濃硝酸以及濃鹽酸的混酸體系試用于基體不太復(fù)雜的樣品。實(shí)驗(yàn)首先選用逆王水的混酸體系即2mL濃鹽酸+6mL濃硝酸作為微波消解液，對聚苯乙烯吸附樹脂樣品進(jìn)行前處理。消解后發(fā)現(xiàn)體系中有沉淀，溶液渾濁，說明消解不充分。考慮在消解體系中引入氫氟酸，氫氟酸能夠增加混酸體系的酸度以及氧化性，但氫氟酸的引入，可能會增加爆罐的風(fēng)險(xiǎn)，因此，氫氟酸的用量需要嚴(yán)格控制。本文采用逐漸加量的方式來引入氫氟酸，最后，通過實(shí)驗(yàn)得出，加入2mL的氫氟酸就能夠?qū)⒕郾揭蚁┪綐渲馔耆尤脒^量的氫氟酸雖然能夠增加消解效率，但增加了爆罐風(fēng)險(xiǎn)，因此，本文確定加入2mL氫氟酸。最后，本文確定的混合消解體系的組成為：6mL濃硝酸+2mL濃鹽酸+2mL氫氟酸。

2．2 元素分析線

ICP-AES具有同時測定多條分析譜線的特點(diǎn)，但是，在ICPAES法的分析過程中，譜線與譜線之間往往會出現(xiàn)干擾，而且，樣品的基體元素也容易導(dǎo)致分析譜線出現(xiàn)干擾甚至偏移的情況，因此，選取峰形合適、干擾小的元素分析線，在分析測試過程中就顯得尤為重要。文章選擇的元素分析線為：Fe：259.94nm; Mn：257.61nm; Zn：213.86nm; Pb：220.35nm; Cd：226.50nm; Cr：267.72nm。

2．3 方法檢出限

按照上述選定好的元素分析線，選用1%硝酸溶液作為空白平行測定11次，取空白溶液各重金屬的標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍濃度值為檢出限值。測得的檢出限如下：Fe：0.0045mg/L; Mn：0.0005mg/L; Zn：0.001mg/L; Pb：0.02mg/L; Cd：0.004mg/L; Cr：0.019mg/L。方法檢出限在0.0005～0.02mg/L之間。

2．4 樣品分析

按2.4.1樣品前處理方法，對同一檢測樣品平行處理8份，分別進(jìn)行測定，計(jì)算其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，并在消解待測液中加入1mg/L的標(biāo)準(zhǔn)樣品，計(jì)算加標(biāo)回收率，其分析結(jié)果見表1。

表1 重復(fù)性（n=8）及加標(biāo)回收率

由表1可知，未凈化加工的聚苯乙烯吸附樹脂中殘留有Fe、Mn、Zn三種重金屬元素；測定方法的加標(biāo)回收率為98.0 % ～101.29%；RSD均小于3.6%，方法的重現(xiàn)性較好；利用微波消解ICP法可實(shí)現(xiàn)對聚苯乙烯吸附樹脂中重金屬的含量快速準(zhǔn)確地測定。

3 結(jié)論

文章采用微波消解ICP法測定聚苯乙烯吸附樹脂中的重金屬含量：

（1）未凈化加工的聚苯乙烯吸附樹脂中殘留有Fe、Mn、Zn三種重金屬元素；

（2）以6mL濃硝酸+2mL濃鹽酸+2mL氫氟酸作為消解體系的微波消解法處理樣品具有處理時間短、元素?fù)p失少、樣品消解充分等優(yōu)點(diǎn)；

（3）優(yōu)化條件后的ICP-AES分析方法能夠同時測定聚苯乙烯吸附樹脂中多種重金屬的含量。該方法檢出限為0.0005～0.02mg/L之間，回收率為98.0%～101.29%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3.6%，方法靈敏度高、重復(fù)性好；

（4）利用微波消解ICP法可實(shí)現(xiàn)對聚苯乙烯吸附樹脂中重金屬的含量快速準(zhǔn)確地測定。

[1]夏篤祎．離子交換樹脂[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1983．

[2]錢庭寶，劉維琳，李金和．吸附樹脂及其應(yīng)用[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1990．

[3]王質(zhì)剛．血液凈化學(xué)[M]．北京：北京科學(xué)技術(shù)出版社，1970．

黎淼（1987-），男，湖北天門，研究生，現(xiàn)從事環(huán)境監(jiān)測方面的工作。