鋼研納克ICP光譜儀測定污泥中鋁、鈣、銅、鐵、鎂、鋅等元素
(鋼研納克檢測技術(shù)有限公司，北京 100081）
摘要：污泥中除了含有大量豐富的有機(jī)物及氮、磷等營養(yǎng)元素之外，還含有很多難以降解的有金屬元素。如果處理不當(dāng)將會造成更嚴(yán)重的二次污染。采用在鹽酸，硝酸，氫氟酸及雙氧水條件下對樣品進(jìn)行微波消解，而后高氯酸冒煙處理樣品的方式，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜對污泥中鋁、鈣、銅、鐵、鎂、鋅等元素進(jìn)行檢測。選擇合適的分析譜線，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性系數(shù)大于0.9999。
關(guān)鍵詞：
隨著城市污水處理量的不斷提高，其處理過程中污泥的總量也在不斷的增加。污泥中在含有大量豐富的有機(jī)物及氮、磷等營養(yǎng)元素之外，還含有很多難以降解的有毒重金屬元素。如果處理不當(dāng)將會造成更嚴(yán)重的二次污染。因此對污泥進(jìn)行監(jiān)測尤為重要。
目前國內(nèi)外多采用傳統(tǒng)干法或者濕法樣品消解技術(shù)并以原子吸收光譜法進(jìn)行測量，也出現(xiàn)了使用不同酸進(jìn)行微波消解樣品使用原子吸收光譜法測定污泥中金屬元素。但傳統(tǒng)技術(shù)用酸多，金屬元素易揮發(fā)，耗時長且操作復(fù)雜，采用原子吸收光譜法易產(chǎn)生基體干擾且不能多元素同時測定。ICP-AES作為一種快速定量分析的手段，檢出限低，精密度好，動態(tài)范圍寬，分析速度快，可快速實現(xiàn)對污泥中鋁、鈣、銅、鐵、鎂、鋅等元素的檢測。
1 實驗部分
1.1 儀器參數(shù)及試劑
Plasma 2000 全譜型電感耦合等離子體光譜儀（鋼研納克檢測技術(shù)有限公司）。
參數(shù)設(shè)置見表1
表1 儀器測定參數(shù)
工作條件 參數(shù)
等離子體流量L/min 15
輔助氣流量L/min 0.5
載氣流量L/min 0.7
射頻功率W 1250
曝光時間s 8
觀測方向 徑向
氬氣純度 >99.999%
鹽酸，ρ≈1.18 g/ml,優(yōu)級純，北京化工廠
硝酸，ρ≈1.42g/ml,優(yōu)級純，北京化工廠
高氯酸，ρ≈1.76g/ml,優(yōu)級純，北京化工廠
氫氟酸，優(yōu)級純。
雙氧水，優(yōu)級純。
1.2 樣品處理
稱取0.1 g樣品，放置于微波消解罐中，加入6ml硝酸，2ml鹽酸，3ml氫氟酸，1ml過氧化氫，放入微波消解儀中進(jìn)行消解，消解條件見表1。冷卻后取出，使用少量水將樣品轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯燒杯中，加入3ml高氯酸，冒煙至近干，取下冷卻燒杯，加入5ml硝酸溶解殘渣，冷卻后定容至100ml容量瓶中，搖勻。 若有不溶物，干過濾。
2 結(jié)果與討論
2.1 分析譜線的選擇
對于同一種元素， ICP-AES 可以有多條譜線進(jìn)行檢測，但是由于基體和其他元素的干擾，并不是所有的譜線都適用。進(jìn)行光譜掃描后，根據(jù)樣品中各待測元素的含量及譜線的干擾情況，選其靈敏度適宜，譜線周圍背景低，且無其他元素明顯干擾的譜線作為元素的分析線。具體譜線見表2，選擇依據(jù)見圖1-圖6.
表2 譜線選擇
元素 Al Ca Cu Fe Mg Zn
譜線 308.215 317.933 327.396 259.940 285.213 213.856
圖1 Al308.21譜線與樣品譜圖
圖2 Ca標(biāo)準(zhǔn)曲線與樣品譜圖
圖3 Cu標(biāo)準(zhǔn)曲線與樣品譜圖
圖4 Fe標(biāo)準(zhǔn)曲線與樣品譜圖
圖5 Mg標(biāo)準(zhǔn)曲線與樣品譜圖
圖6 Zn標(biāo)準(zhǔn)曲線與樣品譜圖
2.2 實際樣品的測定
2.2.1校準(zhǔn)曲線
實際樣品按照本文方法進(jìn)行分析，校準(zhǔn)曲線線性相關(guān)系數(shù)等見表3，校準(zhǔn)曲線如圖7-圖12.
表3 各元素的線性回歸方程及線性范圍
元素 線性范圍/(?g/ml) 線性回歸方程 相關(guān)系數(shù)
Al 10-50 y= 1429+x+229.95 0.9999
Ca 5-20 y= 3983x+788 0.9999
Cu 0.5-1.5 y= 6575x-83 0.9999
Fe 5-30 y= 3352.6x+24 0.9999
Mg 2-6 y= 17822.97x+9513 0.9999
0.5-3 y= 3263.33x+35 0.9999
圖7 Al校準(zhǔn)曲線
圖8 Ca校準(zhǔn)曲線
圖9 Cu校準(zhǔn)曲線
圖10 Fe校準(zhǔn)曲線
圖11 Mg校準(zhǔn)曲線
圖12 Zn校準(zhǔn)曲線
2.2.2 測定結(jié)果
實際樣品按照本文方法進(jìn)行分析，其結(jié)果見表4。滿足客戶要求。
表4 實際樣品分析結(jié)果(mg/g)
樣品名稱 ICP-AES 客戶結(jié)果
Al 68.02 68.07
Ca 17.52 17.31
Cu 1.583 1.604
Fe 35.57 35.75
Mg 5.821 5.861
Zn 2.442 2.342
3 結(jié)論
本方法ICP-AES方法測定污泥中鋁、鈣、銅、鐵、鎂、鋅，方法簡單，選用了合適的譜線，其線性相關(guān)系數(shù)大于0.9999，適用于污泥中鋁、鈣、銅、鐵、鎂、鋅元素的檢測。

Plasma2000測定鐵基非晶材料中B、Cr、Mn、Nb、P
關(guān)鍵詞：Plasma2000，ICP-OES，非晶材料，鋼鐵，全譜瞬態(tài)直讀
非晶合金(俗稱金屬玻璃)是一種兼有液體和固體、金屬和玻璃特征的金屬合金材料，因而具有獨特而優(yōu)異的性能，如高強(qiáng)度、高韌性、高硬度、極高抗腐蝕以及軟磁特性等，是一類極具發(fā)展前途的新型金屬材料。常見的非晶有鐵基非晶、鈷基非晶、鐵鎳基非晶、鈷鎳基非晶及納米非晶等。新型非晶合金是靠成分的調(diào)整來抑制晶態(tài)相的形成和長大，從而得到很強(qiáng)的非晶形成能力，準(zhǔn)確測定非晶材料中的成分含量非常重要。本實驗采用混酸溶樣，使用鋼研納克生產(chǎn)的ICP-OES發(fā)射光譜儀準(zhǔn)確測定了鐵基非晶材料中的B、Cr、Mn、Nb、P等元素。
結(jié)論
Plasma 2000光譜儀對非晶材料中B、Cr、Mn、Nb、P等元素進(jìn)行測定，穩(wěn)定性較好，RSD%(n=11)在1.39%-1.86%之間，檢出限在0.00035-0.0231%之間，回收率在95.0-100.0%之間，準(zhǔn)確性好。Plasma 2000能夠快速、準(zhǔn)確、可靠的測定鐵基非晶材料中B、Cr、Mn、Nb、P等元素。

鋼研納克微波消解-ICP-AES法測定塑料中Pb、Hg、Cd、Cr
摘要： 研究采用微波消解法進(jìn)行溶樣、ICP-AES測定塑料中Pb、Hg、Cd和Cr含量的方法。選擇了合適的分析譜線。結(jié)果表明，Pb、Hg、Cd、Cr的檢出限分別為0.02mg/L、0.02mg/L、0.002mg/L、0.002mg/L,回收率為86%~107%。該方法適用于塑料中Pb、Hg、Cd和Cr含量的快速分析。
關(guān)鍵詞：微波消解；ICP-AES;塑料；Pb；Hg；Cd；Cr
塑料已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè)，與人們的生活息息相關(guān)。然而由于塑料的生產(chǎn)工藝等原因不可避免地使用了有害的重金屬，其中的Pb、Hg、Cd、Cr等重金屬的危害已引起了世界各國的重視，歐盟已各種嚴(yán)厲的政策、法令來限制塑料中Pb和Cd的使用，如RoHS指令、包裝指令、玩具指令等。因此, 許多出口產(chǎn)品中的塑料部件均需要進(jìn)行Pb、Hg、Cd、Cr含量的測定。
相對于傳統(tǒng)的濕式消解法和馬弗爐高溫灰化法, 微波消解作為一種較新的樣品處理技術(shù)具有一系列的優(yōu)點:1)加熱快、升溫高、消解能力強(qiáng)，大大縮短了溶樣時間；2)消耗酸溶劑少，空白值低；3)避免了揮發(fā)損失和樣品玷污，回收率高，提高了分析的準(zhǔn)確度和精密度。
相對于傳統(tǒng)儀器原子吸收法, ICP-AES以其檢出限低，精密度好，動態(tài)范圍寬，分析速度快等優(yōu)點在塑料制品分析領(lǐng)域的應(yīng)用已有報道 [1-6]。本文研究了使用國產(chǎn)單道掃描ICP光譜儀測定塑料中的Pb、Hg、Cd、Cr，檢測結(jié)果令人滿意。
1 實驗部分
1.1 儀器及參數(shù)
Plasma1000單道掃描電感耦合等離子體光譜儀（鋼研納克檢測技術(shù)有限公司）；高純氬（純度≥99.999%），光柵為3600條/mm。參數(shù)設(shè)置：功率1.15 Kw；冷卻氣流量18.0 L/min，輔助氣流量0.8 L/min，載氣流量0.2 L/min；蠕動泵泵速20 rpm；觀測高度距功率圈上方12 mm；同軸玻璃氣動霧化器，進(jìn)口旋轉(zhuǎn)霧室，三層同軸石英炬管，中心管2.0 mm。
EXCEL 全功能型微波化學(xué)工作平臺(上海乞堯)。
1.2 試劑
硝酸，ρ≈1.42 g/ml,優(yōu)級純，北京化工廠；過氧化氫，ρ≈1.13g/ml,優(yōu)級純，北京化工廠；Pb、Hg、Cd、Cr的標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度均為1000 μg/ml，國家鋼鐵材料測試中心；所用溶液用水均為二次去離子水。
1.3 樣品處理
稱取已粉碎的塑料試樣0.1 g (精確至0.0001g) 于聚四氟乙烯微波消解罐中, 加入10 mL HNO3、2mL H2O2溶液, 按照設(shè)定的消解程序(如表1所示)進(jìn)行微波消解, 為避免反應(yīng)過于劇烈, 采用程序升溫的方法進(jìn)行消解。消解完畢后，轉(zhuǎn)移定容至50 mL, 待測。隨同做試樣空白試驗。
表1 樣品微波消解程序
升溫程序 壓力/MPa 溫度/℃ 保持時間/min
2 結(jié)果與討論
2.1 分析譜線的選擇
對于同一種元素， ICP-AES 可以有多條譜線進(jìn)行檢測，但是由于基體和其他元素的干擾，并不是所有的譜線都適用。進(jìn)行光譜掃描后，根據(jù)樣品中各待測元素的含量及譜線的干擾情況，選定靈敏度適宜、譜線周圍背景低、且無其他元素明顯干擾的譜線作為元素的分析線，結(jié)果見表2。
表2 各元素分析線
2.2 方法的檢出限
以空白溶液測定10次的標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍所對應(yīng)的濃度作為檢出限。各元素的檢出限見下表3。由表可見，各元素的檢出限均較低，可以滿足塑料產(chǎn)品的日常檢測要求。
表3 元素的檢出限
元素 Pb Hg Cd Cr
檢出限/（mg/L） 0.02 0.02 0.002 0.002
2.3 實際樣品的測定
對實際塑料樣品按照本文方法進(jìn)行分析，并將測定結(jié)果與相應(yīng)的參考值進(jìn)行比對，結(jié)果表明，各元素的測試結(jié)果與參考值基本一致。
表4 測定結(jié)果與參考值對比
樣品 元素 測定結(jié)果w/% 參考值w/%
2.4加標(biāo)回收試驗
按照選定的ICP工作條件和微波消解程序, 在樣品中分別加入Pb、Hg、Cd、Cr混標(biāo)溶液進(jìn)行加標(biāo)回收試驗, 回收試驗結(jié)果列于表5。由表5可知, 待測元素Pb、Hg、Cd、Cr的加標(biāo)回收率在86%~107%, 表明本方法準(zhǔn)確可靠。
表5 方法的加標(biāo)回收
元素 本底值 加標(biāo)量 測定均值 回收率
/(mg /L) /(mg /L) /(mg /L) /%
3 結(jié)論
對塑料進(jìn)行微波消解前處理, 采用高靈敏度的單道掃描型ICP- AES成功測定了其中Pb、Hg、Cd、Cr含量，此法簡便、準(zhǔn)確, 適用于塑料中Pb、Hg、Cd、Cr的快速測定。

國產(chǎn)ICP光譜儀 測定糖果和豆奶粉中的微量金屬元素
摘要:分別以干法灰化和濕法消解兩種不同的方法處理糖果和豆奶粉樣品，用北京納儀器有限公司產(chǎn)Plasma 1000 型
電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜( ICP － AES) 測定食品中的Ca、Mn、Zn、Ti、Pb、Cd 元素。并對兩種方法進(jìn)行了加標(biāo)回收實驗，回收率
在95． 8% ～ 102． 5%之間。
糖果和豆奶粉主要是有機(jī)物，但其中含有微量Ca、Mn、Zn 等對人體有益的金屬元素，為了改善糖果的性狀還偶爾會加入TiO2、乳酸鈣等食品添加劑［1］，國家食品檢測標(biāo)準(zhǔn)中對Pb、Cd 有害重金屬有嚴(yán)格，所以對食品中微量金屬元素的檢測十分有必要。食品中元素的分析方法繁多［2 － 6］，如: 石墨爐原子吸收法、氫化物原子熒光法等，一種方法往往只能檢測一種或者少數(shù)幾種元素，比較費時費力。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜( ICP－ AES) 是近年來受到廣泛使用的元素檢測儀器，可以對處理好的樣品進(jìn)行多元素同時測定。本文以某品牌糖果和豆奶粉為例［7 － 9］，分別以干法灰化和濕法消解兩種不同方法處理樣品，用北京納儀器有限公司生產(chǎn)的Plasma 1000 型ICP － AES 測定其中的Ca、Mn、Zn、Ti、Pb、Cd 元素，為相關(guān)食品檢測提供了一種便利合理的方法，供生產(chǎn)單位和檢測部門參考借鑒。
電感耦合等離子體發(fā)射光譜法( ICP － AES) 分析樣品具有多種元素同時測定、檢出限低、線性范圍寬、干擾小等優(yōu)點，被越來越多的運用到食品檢測行業(yè)。測定食品類樣品前處理方法主要有濕法消解和干法灰化兩種。濕法消解具有步驟簡便、不易引入污染等優(yōu)點，但某些有機(jī)物在與高氯酸冒煙時極不穩(wěn)定，容易噴濺、著火、甚至爆炸，具有一定危險性，此時易用干法灰化。干法灰化的優(yōu)點是可以處理大量樣品，但測量一些易揮發(fā)的元素數(shù)值會偏低。而且有的樣品在灰化時幾乎全部揮發(fā)，所剩灰分極少甚至沒有，此時易用濕法消解。還有少數(shù)樣品單用一種手段極難全部溶解，可能要綜合處理，先灰化再冒高氯酸煙消解，甚至使用微波消解或者堿融。
總之，根據(jù)不同樣品具體采用不同的前處理方法，用ICP －AES 測定食品中的微量金屬元素，該方法簡單快速，Ca、Mn、Zn、Ti、Pb、Cd 元素回收率在95． 8% ～ 102． 5% 之間，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，為食品生產(chǎn)廠商和相關(guān)檢測部門提供了一種便宜實用的檢測途徑。