微波消解ICP—AES測定塑料顆粒中硫元素

梁成勁+涂建國+曾平+王鑫+孫耀明+張玲

摘 要：采用微波消解，電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-AES）對塑料顆粒中硫元素進行定量分析。通過優化儀器工作條件，被測元素的檢出限為0.016μg/mL，工作曲線的線性系數大于0.999，測定值與標準樣品認定值相一致，相對標準偏差小于3.0%。該方法試劑成本低，空白低，降低勞動強度，改善工作環境等優點，具有較強的實用性和可操作性。可滿足于塑料中硫元素的快速測定。

關鍵詞：ICP-AES；塑料顆粒；硫元素

中圖分類號：TQ320.7 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）03-0020-02

Abstract： Microwave digestion and inductively coupled plasma emission spectrometry（ICP-AES） were used to quantitatively analyze sulfur in plastic particles. By optimizing the working conditions of the instrument， the detection limit of the measured elements is 0.016 μg/mL， and the linear coefficient of the working curve is greater than 0.999， which is consistent with the determined value of the standard sample. The relative standard deviation is less than 3.0%. The method has the advantages of low cost of reagent， low blank， low labor intensity and capability of improving working environment. It has strong practicability and maneuverability and can satisfy the need of rapid determination of sulfur in plastics.

Keywords： ICP-AES； plastic particles； sulfur

隨著工業和科學技術的發展，塑料工業日趨完善，塑料的用途也越來越廣泛。塑料工業是發展中的新型行業，塑料產品和制品不僅是消費品而且也是新型材料，隨著農業、交通運輸、工業、能源、信息、建筑、造紙、紡織、國防等行業的發展，對塑料制品從數量、品種和質量等方面都提出了更高的要求。含硫塑料燃燒后會產生二氧化硫排放到空氣中，二氧化硫是一種無色具有強烈刺激性氣味的氣體，有毒，易溶解于水、人體的血液和其他黏性液[1]。一般認為空氣中二氧化硫濃度達1.5毫克/立方米，對人體健康即有危害，長期接觸主要引起支氣管、鼻、咽、嗅覺障礙和尿中硫酸鹽增加[2]。因此，建立一個普遍適用于塑料制品中硫含量測定的分析方法，無論對于生產管理、技術研發、還是質量控制都十分必要。

目前硫的測定通常采用硝酸消解，硫酸鋇比濁發；酸溶或堿溶，硫酸鋇重量法（艾氏卡法），高溫燃燒中和法和高溫燃燒碘量法等方法，比濁法的結果穩定性不高，靈敏度差，結果偏低；重量分析過程時間長；高溫燃燒中和法和高溫燃燒碘量法手續均繁瑣，重復性差，結果往往偏低。塑料酸消解一般樣品時間長，操作不容易控制，易帶來污染[3]。目前，測定塑料制品中硫含量沒有具體的測試標準；原子發射光譜法作為一種快速靈敏的測試方法，其應用領域不斷擴大[4][5]。本工作建立了硝酸-過氧化氫體系微波消解ICP-AES外標法測定塑料中硫含量的測試方法。前處理時間短，方法簡單易行，同時該方法試劑成本低，空白低，降低勞動強度，改善工作環境等優點，具有較強的實用性和可操作性，適合塑料中硫含量的測定。

1 實驗部分

1.1 儀器試與試劑

硫標準溶液1000μg/mL（鋼鐵研究總院）；硝酸為優級純（MERCK）；過氧化氫為優級純（西隴化工）；試驗用水為一級水（默克密理博）；ETHOS UP型微波消解儀（萊伯泰科），ICP-AES（HORIBA）。

1.2 儀器工作參數

JY2000-2型電感耦合等離子體原子發射光譜儀：振蕩頻率：40.68MHz，高頻發生器功率：1150W，輔助氣體：氬氣，載氣流量：0.60L/min，冷卻氣流量：12L/min，輔助氣流量：0.3L/min，觀測高度：8mm，石英玻璃同心霧化器：0.8L/min，樣品提升量：1.5mL/min，檢測時間：50s，讀數方式為峰面積，硫分析譜線為180.676nm。

1.3 試驗方法

稱取0.2000g樣品于100mL聚四氟乙烯消解管中，依次加入加6mL硝酸和2mL過氧化氫，加蓋套，置于微波消解儀中，在1500W下反應6min（150度），然后3min內升到1500W（180度），保持30min。冷卻后取出消解罐，隨后用一級水沖洗于100ml容量瓶，用一級水稀釋至刻度，搖勻，靜置。同時做空白試驗。消解液用于ICP-AES上機測定。

2 結果與討論

2.1 樣品消解試劑的選擇

在微波酸消解試樣中，鹽酸主要用于消解金屬氧化物以及碳酸鹽和氫氧化物，硝酸主要用于消解樣品中的碳和硫等有機成分，雙氧水主要消解樣品中有機物質。塑料的主成分主要是以碳、氫、氧組成，同時會常常添加一些無機助劑，如碳酸鈣、鈦白粉、滑石粉等，如果消解不完全，則直接影響到結果的重復性和穩定性。傳統的消解方法有：加熱板濕法消解、馬弗爐灰化消解等。加熱板濕法消解消耗試劑量多，同時難以徹底消解樣品中的有機成分；灰化消解樣品易受污染、消解步驟繁瑣，同時空白值高。目前微波消解具有所需樣品量少，加熱快，升溫高，消解能力強，大大縮短了溶樣時間，同時具有試劑成本低，空白低，降低勞動強度，改善工作環境的優點。結果塑料的特性本文采用硝酸（6ml）-過氧化氫（2ml）作為氧化劑，采用微波消解儀消解樣品。endprint

2.2 載氣流量對譜線強度的影響

載氣流量值決定氬氣通過霧化器的速度，直接影響樣品引入的速度和霧化的均勻性。通過調節載氣流量值，使待測元素的靈敏度和準確度達到最佳。載氣流量的大小，將直接影響等離子體中心的通道溫度、電子密度及分析物在等離子體中心通道的停留時間。同時載氣對基體效應也有顯著影響。載氣流量增大時，多數元素及分析線的基體效應增加；載氣流量對數據測試進度也有影響，過小的載氣流量將導致霧化穩定性的降低。根據測試情況，等離子體載氣流量：0.6L/min，冷卻氣流量：12L/min，輔助氣流量：0.3L/min，能確保距焰穩定燃燒，待測元素有較大的譜線強度。

2.3 霧化氣流量對譜線強度的影響

霧化器壓力越大，進入等離子體的樣品就越多，絕對強度會越大，由于各元素的差異，霧化器壓力太大會導致背景和待測元素的絕對強度變大不一樣，根據實驗得出，在本實驗選擇0.8L/min，硫的譜線強度最大。

2.4 工作曲線及檢出限

分別移取硫元素的標準儲備溶液100mg/L，0，0.2，0.5，

2.0，5.0，10.0mL至100mL容量瓶，各加入5.0mL硝酸，用一級水水稀釋至刻度，配置成系列標準溶液。系列標準溶液中硫元素的質量濃度分別為0，0.2，0.5，2.0，5.0，10.0mg/L。

在儀器工作條件下測定，并擬合到硫元素的工作曲線，連續測定空白溶液11次， 計算標準偏差，以3倍標準偏差作為元素的檢出限，以10倍標準偏差作為元素的測定下限，結果見表1。

2.5 精密度檢測

根據1.3對7個樣品進行重復測試，計算精密度，相對標準偏差（RSD）為2.23%，精密度很好，見表2。

2.6 準確度檢測

按照試驗方法對ERM-EC681K參考標準物質對本方法進行考察，結果見表3，結果表明本方法測定值與標準樣品認定值相一致，分析誤差符合證書允許要求，測定結果準確可靠。

3 結束語

采用微波消解ICP-AES對塑料顆粒中硫元素進行測定，該方法試劑成本低，空白低，降低勞動強度，改善工作環境等優點，具有較強的實用性和可操作性。測定值與標準樣品認定值相一致，相對標準偏差小于3.0%。可滿足于塑料中硫元素的快速測定。

參考文獻：

[1]尹潔，朱軍莉，勵建榮.食品中二氧化硫的來源與檢測方法[J].食品科技，2009（11）：292-296.

[2]孫榮慶.我國二氧化硫污染現狀與控制對策[J].能源與環境，2003（07）：25-28.

[3]劉守廷，蔣天成，羅平，等.微波消解-ICP-AES測定保鮮水果中硫含量[J].光譜實驗室，2011（04）：1982-1985.

[4]周文樹，房建設.微波消解-電感耦合等離子體-原子發射光譜法測定剩余污泥中的全硫[J].微分析儀器，2008（02）：18-20.

[5]李田義.微波消解樣品-電感耦合等離子體原子發射光譜法測定杏仁中硫含量[J].理化檢驗（化學分冊），2010（07）：848-854.

[6]楊翔宇，孫國建，石曉菁，等.塑料受熱溶出有機物的分析研究[J].科技創新與應用，2016（28）：79.

[7]劉鳳霞，何天亮，伊力多斯.浸漬法測定非泡沫塑料密度的不確定度評估[J].科技創新與應用，2012（28）：3-4.endprint