石膏及石膏制品中锶含量测定方法的研究

孟 昊,刘绍从,孙书军

(1.中海油天津化工研究设计院,天津 300131;2.天津出入境检验检疫局)

石膏及石膏制品中锶含量测定方法的研究

孟 昊1,刘绍从2,孙书军2

(1.中海油天津化工研究设计院,天津 300131;2.天津出入境检验检疫局)

锶是石膏及石膏制品中常见的杂质元素,锶的同位素中锶 85、锶 89和锶 90等都具有放射性且半衰期较长,对人体有较大危害。传统的测定锶含量方法不适宜石膏及石膏制品中锶含量的测定;采用电感耦合等离子原子发射光谱 (ICP-AES)法来测定石膏及制品中锶含量,具有快速、准确、重现性好的特点,符合检验检疫行业要求。

石膏;锶;电感耦合等离子原子发射光谱法

石膏的主要成分为二水硫酸钙,石膏板以石膏为主要材料,广泛应用于建筑行业。锶是石膏及石膏制品中常见的杂质元素,锶的同位素中锶 85、锶89和锶 90等都具有放射性且半衰期较长。欧盟89/106/EEC号建筑指令,规定各种石膏板产品出口欧盟需要 CE认证,其中对放射性元素做了严格的限制。因此建立进出口石膏及石膏制品中锶含量测定方法对于维护人民生命健康,减少石膏及石膏制品出口企业损失,应对国外对中国产品可能的信任危机具有重要意义。目前锶的测试方法主要有EDTA络和滴定法、同位素法[1-2]和原子吸收法[3-4]。络和滴定法属常量分析范畴,不适合残留分析;同位素法一般用于盐矿中多种放射性元素分析,样品前处理繁琐,而石膏及制品中所含放射性元素较少、水平较低,同位素法也不适合检验检疫快速、准确检测要求;原子吸收法用于微量锶含量的测定,从基体和含量水平上看适合石膏及制品中锶含量的测定。笔者采用电感耦合等离子原子发射光谱(ICP-AES)法来测定石膏及制品中锶含量,具有快速、准确、重现性好的特点,符合检验检疫行业要求。

1 实验部分

1.1 实验仪器

本方法使用的仪器为美国Leeman公司的 Prodigy型电感耦合等离子原子发射光谱仪,经过试验,优化了仪器参数,如表 1所列。关于谱线选择,锶的测定谱线有 4条,分别为 216.596,346.446,407.771,421.552 nm。通过试验比较,216.596,407.771 nm处的干扰最小且仪器信号强度较高,所以推荐这两条谱线为测定谱线。在确定了方法后,考察了方法的最小检出限、回收率和标准曲线的线性相关系数。最小检出限:测定空白溶液 10份,按照 3倍标准偏差计算,本方法检出限为0.000 4%。

表 1 I CP-AES仪器参数和工作条件

1.2 主要试剂

硝酸溶液 (1.42 g/mL);盐酸 (1+1);氢氟酸(1.14 g/mL);高氟酸 (1.14 g/mL);硫酸钙 (分析纯);锶标准溶液 (500 mg/L)。

1.3 实验方法

1.3.1 系列锶标准溶液配制

分别称取 0.500 0 g硫酸钙作为基体,置于烧杯中,加入盐酸 20 mL,加热至沸腾,保持 10 min,冷却,转移至 100 mL容量瓶中。将锶标准溶液移入上述容量瓶中,以水稀释至刻度,使锶元素质量浓度分别为 0,0.5,1.0,2.0,5.0 mg/L,混匀备用。

1.3.2 试样

试样粒度≤0.2 mm,于 100～105℃干燥 2 h,置于干燥器中冷却至室温。

1.3.3 标准曲线的绘制

设置仪器的最佳分析条件,调节仪器至最佳工作状态,测定校准系列溶液中锶元素在分析线处的光谱强度。以锶的光谱强度为纵坐标,以锶的质量浓度为横坐标绘制校准曲线。

1.3.4 试样处理

称取约 0.5 g试样,精确至 0.000 1 g。将试样置于 250 mL聚四氟乙烯烧杯中,加入硝酸 10 mL,氢氟酸 10 mL,加热至样品完全溶解,加入高氯酸5 mL,加热至高氯酸烟冒出,冷却,稀释,过滤,滤液转移至 100 mL容量瓶中,以水定容,混匀。

1.3.5 空白溶液

称取约 0.5 g(精确至 0.000 1 g)硫酸钙代替试样,按试样处理步骤处理,配制空白溶液。

1.3.6 试样的测定

按照实验要求和仪器情况,设置仪器的最佳分析条件,调节仪器至最佳工作状态,点燃等离子炬30 min后,测定空白溶液和试样溶液中锶元素的光谱强度,从校准曲线上计算出锶元素的浓度。

1.3.7 结果计算

按下式计算锶的质量分数:

式中:w为锶的质量分数,%;ρx为从校准曲线上查得的试样溶液中锶的质量浓度,mg/L;ρ0为从校准曲线上查得的空白溶液中锶的质量浓度,mg/L;V为试样溶液的体积,mL;m为试样的质量,g。

计算结果保留两位有效数字。在重复性条件下获得的两次独立结果的绝对差值不得超过算术平均值的 15%。在再现性条件下获得的两次独立结果的绝对差值不得超过算术平均值的 20%。

2 结果与讨论

在已知锶含量的实际样品中,定量添加锶标准溶液,测定并计算方法的回收率为 97%～103%;本方法标准曲线的线性相关系数 r>0.999 8,结果表明这些参数符合微量锶含量的定量分析要求。为了确定方法的重复性和再现性,选择了 4种样品分别做了实验室内的重复性实验和实验室间的再现性实验,参加协同实验的有系统内实验室 3家,社会权威实验室 3家。

2.1 重复性实验

选择 4个锶含量不同的石膏板样品进行重复性实验,每个样品测定 12次,根据 GB/T 6379.2—2004标准[5]对此方法的重复性 r进行了计算,结果见表 2。

表 2 I CP-AES实验室内数据

2.2 协同实验

对 4个不同锶含量的石膏制品分别进行实验室间的协同试验,参加的实验室共有 6个,结果汇总后,按 GB/T 6379.2—2004标准[5]对此方法的再现性 R进行了计算,结果见表 3。

表 3 ICP-AES实验室间数据

注:上标 1～6指实验室 1～6的数据。

从表 2和表 3可以看出:1)重复性实验的相对标准偏差范围为 2.57%～7.36%,再现性实验的相对标准偏差范围为 3.2%～10.5%,结果表明在测试的含量范围内,该方法的重复性和再现性符合定量分析的要求。2)上述方法具有快速、准确、重现性好的特点,符合检验检疫行业要求。

[1] GB 11221～11223—2000 生物样品灰中铯 -137、锶 -90和铀的分析方法[S].

[2] GB/T 17672—1999 岩石中铅、锶、钕同位素测定方法[S].

[3] GBZ/T 160.19—2004 工作场所空气有毒物质测定锶及其化合物[S].

[4] SN/T 1732.11—2006 烟花爆竹用焰火药剂[S].

[5] GB/T 6379.2—2004 测量方法与结果的准确度[S].

Study on determ ination of strontium content in gypsum and gypsum products

Meng Hao1,Liu Shaocong2,Sun Shujun2
(1.CNOOC Tianjin Chem ical Research&Design Institute,Tianjin300131,China;2.Tianjin Eniry-Exit Inspection&Quarantine Bureau)

Strontium is a comman impurity element in gypsum and gypsum products.It does great harm on human body because its isotopes,such as Sr 85,Sr 89,and Sr 90,have a longer radioactive half-life.Traditionalmethod of determination of strontium content is not suitable for gypsum and gypsum products.Inductively coupled plas ma atomic emission spectrometry(ICP-AES)was used to determine strontium content in gypsum and gypsum products.This method is fast,accurate,and reproducible,which can meet the requriements of inspection and quarantine.

gypsum;strontium;inductively coupled plasma atomic emission spectrometry(I CP-AES)

TQ132.33

A

1006-4990(2010)01-0060-03

2009-07-21

孟昊 (1982— ),男,硕士研究生,工程师,主要从事化工分析和安全评价工作。

联系方式:mlmane@163.com