聚氯乙烯糊樹脂中鎘含量的測定

丁月秋 劉紅

摘 要：本文提出一種采用微波消解處理樣品，電感耦合等離子體發射光譜儀測定聚氯乙烯糊樹脂及共聚物中鎘含量的方法。關鍵詞：微波消解;高效;準確

Abstract：A method for the determination of cadmium in polyvinyl chloride （PVC） paste resin and copolymer by inductively coupled plasma emission spectrometry （ICP-AES） is presented in this paper.

Keywords： Microwave digestion; efficient; accurate

前言：聚氯乙烯糊樹脂主要應用生產人造革、瓶蓋墊、壁紙、地板面層及玩具等領域，與人們生活密切相關。若糊樹脂中含有重金屬鎘，加工過程中重金屬可能從材料溶出，或隨著表面材料的脫落而被誤食進入人體，因鎘的毒性較大，極易造成對人體傷害。測定糊樹脂中的鎘，是無法將聚氯乙烯糊樹脂直接進樣的，必須先消解樣品，因此測定的關鍵是樣品消解方法。本文提出采用微波消解法制備樣品，解決了樣品消解難題，使待測樣品完全分解，轉變為溶液，再以電感耦合等離子體發射光譜儀測定鎘光譜強度，根據光譜強度定量糊樹脂及共聚物中鎘含量的方法。

1方法原理

稱取一定量樣品粉末，采用微波消儀消解樣品，消解液由載氣帶入霧化系統進行霧化后，以氣溶膠形式進入等離子體的軸向通道，在高溫和惰性氣體中被充分蒸發、原子化、電離激發，發射出所含元素的特征譜線， 根據譜線強度與被測元素濃度關系進行定量檢測。

2儀器、試劑和材料

（1）儀器。電感耦合等離子體發射光譜儀：美國PE公司Avio200。微波消解儀：上海新儀MASTER-18，配有聚四氟乙烯消解管。分析天平：精度為0.1mg。（2）試劑和材料。硝酸（HNO3）：優級純。硝酸溶液（5+95）：量取50ml硝酸，加入950ml水中，混勻。鎘元素標準儲備液（1000mg/L），采用經國家認證并授予標準物質證書的標準儲備液。聚乙烯容量瓶：50 ml、100 ml、1000ml A級。移液管：1ml、10ml。高純氬氣：純度≥99.999%。

3分析步驟

3.1試樣的消解

稱取約100mg（精確至0.1mg）的試樣粉末，置于聚四氟乙烯消解管中，加入10ml硝酸混勻，待反應產生的酸霧散盡后，將消鮮管封閉并按照程序（見表1）進行消解。

消解管冷卻至室溫，將消解液轉移至50ml容量瓶中，用少量硝酸溶液（5+95）洗滌內管和內蓋，將洗滌液并入容量瓶，用水定容。

3.2試樣的測定

（1）電感耦合等離子體發射光譜儀工作條件，見表2。

（2）標準溶液的制備。鎘標準中間液（1.00mg/L）：吸取鎘標準儲備液1.0ml于1000ml容量瓶中、加硝酸溶液（5+95）至刻度，混勻。鎘標準使用液：分別吸取鎘標準中間液（1.00mg/L）0.0ml，0.1ml、0.2ml、0.4ml、0.8ml、1.0ml于100ml容量瓶中，加硝酸溶液（5+95）至刻度，混勻，此鎘標準系列溶液的濃度分別為0.0μg/L、1.0μg/L、2.0μg/L、4.0μg/L、8.0μg/L、10.0μg/L。（3）標準曲線的制作。依次測定試劑空白和由低濃度到高濃度標準使用液中鎘信號強度，扣除試制空白后，根據鎘含量與其信號強度繪制標準曲線。（4）樣品的測定。分別測定消解后樣品空白溶液和試樣溶液中鎘的信號強度，根據上述標準曲線計算鎘的含量。（5）結果計算。試樣中的鎘含量按下式計算：式中：X（Cd）─樣品中鎘的含量，單位為毫克每千克（mg/kg），C1─待測試液中鎘的含量，單位為微克每升（μg/L），C2─ 空白溶液中鎘的含量，單位為微克每升（μg/L），V─試樣定容體積，單位為毫升（ml），m─取樣量，單位為克（g）。

4結果討論

（1）精密度試驗。按上述方法規定處理樣品，同一樣品濃度連續測定7次，計算相對標準偏差RSD為6.0%。（2）加標回收率。分別向樣品中添加相當于待測組分含量0.5-2倍標準品，回收率為86%-119%。（3）方法檢出限測定。按照樣品分析的全部步驟，重復7次空白試驗，計算7次平行測定的標準偏差，計算方法檢出限MDL=3.143×0.16=0.5μg/l，適用于檢測重 金屬鎘大于1.0mg/kg的糊樹脂樣品。

5樣品前處理 - 微波消解法條件選擇及優點

（1）微波消解法條件選擇。樣品消解目的：樣品消解目的就是最終將基質完全分解，使待測物完全轉變為溶液，同時要避免待測物的損失和污染，盡量避免額外的繁瑣操作。樣品量和消解體系的選擇：在滿足檢測要求的情況下，樣品量越少越好，本試驗證明樣品量為0.1g，濃硝酸10ml 時，可得到澄清消解液，滿足分析要求。微波消解器溫度壓力時間選擇： 溫度和壓力是消解中最重要的參數，決定了消解效果的好壞，但過高溫度和壓力也會增加安全隱患。通過鎘檢測結果的相對標準偏差，加標回收率及消解時間等因素考慮，最佳條件為三階程序升溫，最終溫度210℃，保持30分鐘，最高壓力低于3.0MPa，樣品可完全消解。（2）微波消解法優點。微波消解對比傳統消解法具有以下優點：加熱升溫快，消解效率高， 降低了勞動強度，傳統的消解試樣需3-6小時，本方法微波消解只需50分鐘，由于消解速度加快，分析時間短，降低了勞動強度，提高了工作效率。溶劑用量少，空白值低，重復性好。密閉消解酸不會揮發損失，也避免了樣品消解過程損失及樣品之間的相互污染、外部環境的污染，因此， 用酸量少，降低了試劑干擾，空白值小，結果的重現性好。改善了工作環境。傳統的電熱板上煮酸，盡管有通風柜，但環境中仍有大量酸霧。不僅分析人員深受其害，也腐蝕了實驗室內其他設備。密閉消解器的使用有效改善了分析人員的工作環境。

結論：本方法提出的微波消解樣品，避免了揮發損失和樣品的沾污， 以電感耦合等離子體發射光譜儀測定鎘含量，由于其光源具有良好的穩定性，受樣品基體的影響小，因此該測定方法具有良好的精密度和準確度， 能準確測定聚氯乙烯糊樹脂及共聚物中鎘含量。