火焰原子吸收光譜法測定云母鈦珠光顏料中6種重金屬元素

魏洪敏 煉曉璐 甄長偉 王 威 李金虎 張化海

(北京海光儀器有限公司，北京 100015)

前言

云母鈦珠光顏料具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性和特殊的光學效應，可以產生由銀白色向金、紅、紫、藍、綠變化的干涉色[1-2]，且對人體無害，在搪瓷、陶瓷、油墨、涂料、化妝品、塑料、皮革、印染、汽車工業(yè)等行業(yè)具有其他顏料不可替代的作用[3-5]。天然云母因資源豐富、制造成本低而被廣泛應用于制備云母鈦珠光顏料的基材，這類顏料以云母為基材，再以特殊工藝包覆二氧化鈦或其他金屬氧化物而成[6-8]。目前國內外主要采用液相沉積法來制備，制備過程中會使用到云母基材以及鈦鹽、鐵鹽等各種化學試劑，均是重金屬的來源。我國對云母鈦珠光顏料的監(jiān)控指標也很少，僅有兩個內容相對簡單的標準。建材行業(yè)標準“JC 467—1992(1996)”合成云母珠光顏料中對鉛、砷、汞有限量要求，分別為20、10和1 mg/kg[9]；而化工行業(yè)標準“HG/T 3744—2004”云母珠光顏料，并未對其重金屬含量作出限量要求[10]。因此，建立合理的檢驗這類物質中重金屬的分析檢測方法是非常必要的。

原子吸收光譜法具有靈敏度高、選擇性好等特點，已廣泛應用于各種行業(yè)的重金屬檢測中[11-12]。應用火焰原子吸收光譜法，選取了云母鈦珠光顏料，對其中的Cd、Cr、Co、Ni、Pb、Cu 共6種重金屬元素進行了測定。

1 實驗部分

1.1 主要儀器和試劑

GGX-830原子吸收分光光度計(北京海光儀器有限公司)；原子吸收用空心陰極燈 (Pb、Cd、Cr、Co、Ni、Cu)，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(yōu)級純)、鹽酸(優(yōu)級純)、氫氟酸(優(yōu)級純)；Pb、Cd、Cr、Co、Ni、Cu標準儲備溶液(1 000 μg/mL，國家標準物質研究中心)。

6種元素標準系列的配制方法相同，以鉛元素為例說明配制方法。取1 000 μg/mL的鉛標準儲備溶液稀釋成100 μg/mL的標準溶液，分別吸取0、0.50、1.00、2.00、3.00 mL，標準溶液，置于100 mL容量瓶中，加入0.5 mL硝酸，用去離子水定容并搖勻，配制成0、0.50、1.00、2.00、3.00 μg/mL的系列標準工作溶液。

1.2 樣品前處理

準確稱取1.0 g(精確至0.000 1 g)樣品置于聚四氟乙烯燒杯中，依次加入10 mL硝酸、5 mL氫氟酸和2 mL鹽酸，放在加熱板上120 ℃消解30 min，然后升溫至150 ℃保持2 h，視消解情況可再補加2～3 mL硝酸，直至溶液澄清透明，最后將溫度升至180 ℃趕酸至燒杯內溶液剩余約1 mL，將燒杯取下。待冷卻后轉移至50 mL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，用去離子水定容后搖勻，同時做試劑空白。

1.3 儀器測定條件

各種元素測量的儀器條件見表1。

表1 各元素測試條件Table 1 The conditions of determination

2 結果與討論

2.1 消解液的選擇及用量

用來做云母珠光顏料基材的有天然云母和合成云母，主要成分是二氧化硅(含量約為49%)和氧化鋁(含量約為30%)。使用氫氟酸進行消解時，其可以與云母珠光顏料中的硅元素反應產生容易揮發(fā)的四氟化硅，從而將Si從測定基體中分離出去，以消除其可能對各元素測定時的干擾[13]。另外，實驗表明不使用氫氟酸時，消解液中有白灰色沉淀物存在。而氫氟酸可以使樣品消解的更完全，使待測元素徹底被釋放出來，消解液是澄清透明的，以使測定結果更加準確可靠。因此，前處理時在使用硝酸和鹽酸消解的同時使用了5 mL氫氟酸。實驗中也發(fā)現僅使用硝酸和氫氟酸也不能將樣品消解完全，在體系中加入2 mL鹽酸進行消解可以得到澄清透明的消解液，而且平行樣和加標回收率的測定均很好。因此，實驗選用了10 mL硝酸、5 mL氫氟酸和2 mL鹽酸的消解體系，并且，這樣可以使一次消解的制備液同時滿足6種元素的測定。

2.2 儀器工作條件的選擇

原子吸收光譜分析中，不同的測量條件對測定結果的準確度和靈敏度影響很大。表1給出了各元素的測定最佳工作條件，該測定條件可以有效地消除干擾，獲得最好的測定結果和靈敏度。對于測定條件的選擇原則如下。

吸收波長：選用各元素的共振線作為分析線，以獲得較高的靈敏度。

燈電流：通過實驗測定吸光度隨空心陰極燈燈電流的變化，在保證讀數穩(wěn)定時，選用了各元素最低的工作電流作為最佳的燈電流。

狹縫寬度：獲得較高的信噪比和較好的讀數穩(wěn)定性，選取了不引起各元素吸光度減少的最大狹縫寬度作為最佳狹縫寬度。

火焰條件：包括燃燒器高度和燃氣助燃氣比例。使用某一濃度的各元素標準溶液噴霧，再緩緩上下移動燃燒器直到吸光度達到最大，以此位置即為各元素最佳燃燒器高度。固定燃氣流量為7 L/min，調節(jié)助燃氣流量，選取吸光度值最大且讀數穩(wěn)定的助燃氣流量。

2.3 線性方程、檢出限和精密度

按照儀器的工作條件對各標準系列工作溶液進行測定，繪制濃度-吸光度標準曲線，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，得到各元素測定的檢出限。使用某濃度的標準溶液平行測定7次，根據測定值計算出各元素測定的相對標準偏差(RSD)指標，從表2可知，各元素的RSD均不高于1.3%。

2.4 樣品測定結果及加標回收實驗

對于待測的云母鈦珠光顏料樣品，處理3個平行樣，將測定結果取平均，即為樣品中該元素的本底含量。同時，對樣品中待測元素進行加標回收實驗，在樣品消解前向消解瓶中添加各元素的標準溶液，定容后各元素的添加濃度即為加標值。表3給出了樣品的測定結果和加標回收率，各個元素的回收率范圍為88.9%～108%，可見測定結果的加標回收率指標良好。

表3 樣品測定結果及加標回收率Table 3 The determination results of samples and the spiked recoveries

3 結論

建立了云母鈦珠光顏料中Pb、Cd、Co、Cr、Cu、Ni共6種重金屬元素測定的火焰原子吸收光譜法。使用硝酸+鹽酸+氫氟酸混合酸消解的前處理方法。對精密度、加標回收率等方法評價指標進行了考察，結果表明該方法獲得了較好的測量效果。這對云母鈦珠光顏料中的重金屬提供了較好的測定方法，對其生產質量評級和質量監(jiān)管提供了有效的分析方法。