雙道原子熒光法同時測定云母鈦珠光顏料中痕量砷和汞

(北京海光儀器有限公司，北京100015)

1 前言

云母鈦珠光顏料自上世紀70年代末成功研制以來，因特殊的光學效應，使其具有其他顏料不可替代的作用，被稱為“第一代效應顏料”[1]。目前，國內外主要采用天然(或合成)云母為基材，通過液相沉積法來制備這類顏料[2，3]。隨著其在許多行業都有應用，對制備工藝水平和產品的質量要求也越來越高。制備時經過高溫煅燒后仍會含有微量的砷和汞、鉛等有害元素。國家對其監控標準較少，僅建材行業標準JC 467-1992(1996)對合成云母珠光顏料中的鉛、砷、汞元素有限量要求[4]。該標準中砷采用分光光度法，此法操作步驟多且復雜，汞采用的冷原子吸收法。目前，國內關于云母珠光原料中重金屬元素的分析方法僅陳春添等采用微波消解-電感耦合等離子體質譜法測定其中Pb、Cd、As、Hg、Ba、Cr、Sb、Se 8種元素含量[5]；李靜等采用火焰原子吸收法測定其中的Cd和Pb的含量[6]。因此，建立這類物質中砷和汞元素新的分析檢測方法是非常有意義的。

原子熒光法具有靈敏度高、選擇性好、儀器設備成本低、在線分析速度快、操作簡單等特點，其As和Hg兩種元素獨特的靈敏度，已廣泛應用于土壤[7]、飲用水[8]、蔬菜[9]、化妝品[10]和保健食品[11]中的As和Hg元素的同時檢測。本實驗將云母鈦珠光顏料進行一次消解，由雙道原子熒光法同時測定樣品中As、Hg的含量。結果表明，方法的線性范圍、精密度、檢出限、加標回收率等指標可以滿足云母鈦珠光顏料中As和Hg元素的測定。

2 實驗部分

2.1 主要儀器和試劑

原子熒光光譜儀，AFS-8530，北京海光儀器有限公司；As、Hg元素原子熒光用空心陰極燈，北京有色金屬研究總院；EG20A可調恒溫電熱板，北京萊伯泰科儀器股份有限公司；高純水機，北京歷元電子儀器有限公司；分析天平，德國Sartorius。

硝酸(優級純)、鹽酸(優級純，北京化工廠)；氫氟酸、氫氧化鈉(優級純)、硼氫化鉀(熒光專用試劑，天津南開允公合成技術有限公司)；除另有說明，所用試劑的純度均為分析純，并且均購買于國藥集團化學試劑有限公司。

As、Hg的標準溶液(含量均為100μg/mL)，國家標準物質研究中心。

標準系列的配制，分別取含量為100μg/mL的As和Hg的標液500μL和100μgL于同一個100mL容量瓶中，用去離子水定容搖勻，配制成砷、汞含量為500ng/mL和100ng/mL的混合標準工作液。分別吸取混合標準工作液0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.0和2.0 mL，置于100mL容量瓶中，各加入5mL鹽酸和10%的硫脲溶液10mL，用去離子水定容，搖勻，配制成砷含量為0、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0和10.0μg/L和汞含量為0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.0和2.0μg/L標準系列溶液。

還原劑(2%硼氫化鉀，)，稱取2.5g氫氧化鉀溶于500mL水中，再溶入10.0g硼氫化鉀。

載流(5%鹽酸，V/V)，量取50mL濃鹽酸，緩慢加入約500mL水中，并稀釋到1000mL。

硫脲(10%，w/V)，稱取10g硫脲溶解后轉移到100mL容量瓶中，用去離子水水定容至刻度。

2.2 樣品前處理

云母鈦珠光顏料的前處理：準確稱取0.3000g樣品置于聚四氟乙烯燒杯中，加入王水(2mL硝酸和6mL鹽酸)放置在加熱板上120℃消解30min，取下冷卻后再加入5mL氫氟酸，置于電熱板上繼續消解，直至溶液澄清透明，再將溫度升至130℃趕酸至燒杯內溶液剩余約1mL，取下冷卻后轉移至50mL容量瓶中，燒杯用少量的水清洗兩次并將清洗液轉入容量瓶中，加2.5mL鹽酸和5mL硫脲溶液，用去離子水定容后搖勻，同時做試劑空白。

2.3 儀器測定條件

原子熒光的測定條件見表1。

表1 原子熒光光譜儀工作條件

2.4 結果與討論

2.4.1前處理方法的選擇

汞屬于易揮發元素，消解過程中應嚴格控制溫度。實驗表明：當消解溫度高于150℃后，汞元素的加標回收率偏低。因此，實驗應在120℃條件下進行消解樣品，130℃進行趕酸。云母基材的主要成分之一是二氧化硅，樣品在消解時采用氫氟酸可以溶解二氧化硅，將包裹在樣品顆粒中的待測元素釋放出來，使測定結果準確可靠。

2.4.2線性范圍與檢出限

按照儀器的工作條件對As和Hg的標準系列進行測試，得到的濃度-熒光強度標準曲線見表2。平行測定11次空白的標準偏差，以3倍空白溶液的標準偏差除以標準曲線的斜率，得到As和Hg元素測定的檢出限。

表2 線性范圍與檢出限

2.4.3樣品測定結果

取云母鈦珠光顏料樣品，按照前述處理方法，處理7個平行樣，使用原子熒光法進行測定，獲得的測量結果見表3。該樣品中As和Hg的7次測量結果的平均值分別為1.4777和0.0162mg/kg，均未超過JC 467—1992(1996)對合成云母珠光顏料中的砷和汞元素的10和1mg/kg限量要求。As和Hg元素7次測定的RSD分別為4.28%和5.84%，可見該方法具有較好的測量精密度。

表3 樣品測量結果

在樣品消解前向消解瓶中添加As和Hg元素的標準溶液，定容后的添加濃度即為加標值。表4給出了樣品中As和Hg兩個添加水平的加標回收率(考慮樣品中砷的含量，測其回收率時，稱樣量為0.2500g)，兩個元素的加標回收率范圍為84.4%～102.5%，可見測定結果的回收率指標良好。

表4 樣品測定結果及加標回收率

3 結論

本方法采用了硝酸-鹽酸-氫氟酸混合酸消解，使用樣品原子熒光進行測定，對精密度、回收率等評價指標進行了考察，結果表明獲得了較好的測量效果。對云母鈦珠光顏料中的砷和汞的測定及生產質量評價、產品質量監管提供了有效的分析方法。