不锈钢中重金属溶出物测定方法的比较

莫 玲，张韶辉，韩全国，蔡小先

（国家日用金属制品质量监督检验中心，四川 成都 610031）

不锈钢中重金属溶出物测定方法的比较

莫 玲，张韶辉，韩全国，蔡小先

（国家日用金属制品质量监督检验中心，四川 成都 610031）

为了更大范围地提高不锈钢中重金属溶出物的检测效率，采用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）和原子吸收光谱法（AAS）对不锈钢制品中重金属溶出物（Cr、Ni、Cd、Pb、As）进行比对分析。在选定实验条件下，对ICP-AES和AAS两种方法测得的重金属溶出物的检出限、加标回收率、变异系数分别进行分析比较。实验证明，ICP-AES法检出限低、精密度高、线性范围宽，可以大大提高检测效率，更适用于高、中、低含量的多种元素同时测定。

电感耦合等离子体原子发射光谱法；原子吸收光谱法；不锈钢重金属溶出物；检测效率

1 引 言

不锈钢制品中含有多种重金属元素，尤其是与食品接触类不锈钢制品对人体健康有着很大影响，直接关系到人类身体健康和生命安全。GB/T 5009.81-2003《不锈钢食具容器卫生标准的分析方法》中的化学分析法、AAS法，只能进行单元素测定，分析速度慢，效率低，已不适应便捷高效的检测分析要求，因此选择快捷、精确、简便的方法测定重金属溶出物越发显得重要。现在国际贯用的ICP-AES检测法具有灵敏度高、检出限低、干扰少、线性范围宽等优点，已经在冶金、环境、食品、农业等各行业得到了广泛的应用[1]。该文分别采用ICP-AES法[2-3]与AAS法[4]对不锈钢中重金属溶出物进行测定，并对两种方法的检测结果进行对比分析，其结果对于国家质检部门、冶金行业、环境监测部门有较高的推广价值。

2 实验部分

2.1 主要仪器和试剂

电感耦合等离子体原子发射光谱仪：美国热电公司（Thermo Fisher Scientific），型号为 IRISAdvantage；原子吸收光谱仪：美国PE公司（Perkin Elmer），型号为AA-800。

4%乙酸，镉、铬、镍、铅、砷标准物质纯度均在99.99%以上。实验用水为蒸馏水经离子交换后的去离子水。实验用玻璃仪器均经过酸浸泡24h以上，用水反复冲洗，最后用去离子水冲洗，晾干后备用。

2.2 仪器分析条件

（1）电感耦合等离子体原子发射光谱仪最佳测定条件：冷却气流量为15 L·min-1；辅助气流量为0.5 L·min-1；高频发射器功率为1150W；样品提升量为 1.85mL·min-1；积分时间为 10s。

（2）原子吸收光谱仪最佳测定条件如表1所示。

2.3 实验方法

设定仪器工作条件，待仪器稳定后，测得标准溶液、试剂空白液与待测溶液中各元素的吸光强度，以各标准溶液的吸光强度与对应元素的浓度绘制标准曲线，待测溶液的吸光度减去试剂空白吸光度值后，从标准曲线查出样品中待测元素的浓度，再乘以稀释倍数，计算各元素含量。

表1 AAS法工作条件和石墨炉升温程序条件

3 结果与讨论

3.1 分析谱线

由于样品采用冰乙酸浸泡，得到的浸泡液干扰元素比较少。将待测元素和空白溶液扫描得到的谱线和背景进行强度比较，选择合适的分析谱线和合适的背景校正位置。根据试验情况综合考虑，选择强度大、峰型好的谱线作为分析谱线，各检测元素的分析谱线如表2所示。

表2 铬、镍、镉、铅、砷的分析谱线1）

3.2 检出限与工作曲线[5-6]

检出限是一个分析方法能够检测出被分析物的最低浓度。

式中：DL——检出限；

xi——试验测量值；

n——测量次数；

K——系数（根据IUPAC，K取3）。

通常以空白溶液测定7次的标准偏差的3倍所对应的浓度作为检出限（式1）。ICP-AES法各元素的检出限在 0.0577～0.4163mg·L-1，AAS 法各元素的检出限在 0.2869～0.4256mg·L-1，ICP-AES 法的线性范围更宽，其检出限计算值分别如表3和表4所示。ICP-AES法和AAS法测定不锈钢制品中重金属溶出物的工作曲线分别如图1和图2所示。

表3 ICP-AES法测定不锈钢制品中重金属溶出物的检出限

表4 AAS法测定不锈钢制品中重金属溶出物的检出限

图1 ICP-AES法测定不锈钢制品中重金属溶出物的工作曲线

图2 AAS法测定不锈钢制品中重金属溶出物的工作曲线

3.3 准确度[5-6]

用测量标准参考物质或将不同浓度的标准物质加到样品中做回收率测定等方法评价分析方法准确度，以误差的大小来衡量。即误差越小，准确度越高；误差越大，准确度越低。

测定样品加标回收率：

式中：P——加入标准物质的回收率；

m——加入标准物质的量；

x1——加标样品测定值的平均值；

x0——标准物质的量。

回收率的绝对误差：

式中：x——回收率的测定值；

T——回收率的真实值。

在已知标准值的溶液中分别加入各元素标准溶液，加标浓度为1.000mg·L-1，根据各元素含量进行相应的稀释，进行加标回收，平行测定7次。ICP-AES法测各元素的回收率在98.7%～101.2%之间，AAS法测各元素的回收率在94.6%～99.1%之间。由回收率的绝对误差可知ICP-AES测定的回收率更接近真值，准确度更好。其结果分别列于表5和表6中。

表5 ICP-AES法测定不锈钢制品中重金属溶出物的精密度和准确度

表6 AAS法测定不锈钢制品中重金属溶出物的精密度和准确度

3.4 精密度[6-7]

变异系数（RSD）为标准偏差与平均数的比值，其计算公式：

式中：S——标准偏差；

在“2.3”的实验条件下，ICP-AES法各元素的变异系数在0.2322%～0.7071%，AAS法各元素的变异系数在0.4507%～0.7153%。由表5和表6可知ICP-AES法的变异系数更小，说明ICP-AES法比AAS法测量结果的精密度更高。其结果列于表5和表6中。

4 结束语

通过以上比较分析，可以看出，虽然两种方法均可以满足不锈钢重金属溶出物的测定，但基于ICP-AES法准确度高、精密度高、线性范围好、干扰少，可用于高、中、低含量的多种元素同时测定，可以提高工作效率，同时也避免了AAS法测定高含量元素由于多次稀释带来一定的误差的弊端，满足了质检系统的快速、高效、准确的要求。因此，ICP-AES法更适用于不锈钢制品中重金属溶出物的测定。

[1]不破敬一郎.ICP发射光谱分析[M].李玉珍，译.北京：化学工业出版社，1987.

[2]李增宁，马 莉，何 燕，等.ICP-AES检测河北省食管癌高发区小麦和玉米中8种微量元素[J].中国卫生检验杂志，2007，4（17）：660-661，712.

[3]谭和平，张苏敏，陈能武，等.茶叶中稀土元素的电感耦合等离子体质谱检测方法研究[J].中国测试技术，2008，34（2）：85-88.

[4]SH/T 1612.3-1995，工业用精对苯二甲酸中金属含量的检测-原子吸收分光光度法[S].

[5]曹丽玲，何 燕.花粉中6种微量元素测定方法的比对[J].职业与健康，2009，2（25）：143-145.

[6]国家环境保护局.水和废水监测分析方法[M].4版.北京：中国环境科学出版社，2002.

[7]丁冬梅.原子吸收光谱法和ICP-ASE测定水中钠的比较[J].光谱实验室，2007，2（24）：119-121.

Determ ination com parison of heavy metal extractions of stainless steel

MO Ling，ZHANG Shao-hui，HAN Quan-guo，CAI Xiao-xian
（National Daily Metal Product Quality Supervision and Inspection Center，Chengdu 610031，China）

In order to improve detection efficiency，the heavy metal extractions（Cr、Ni、Cd、Pb、As）of stainless steel were determined by induced coupled plasma atomic emission spectrometry（ICP-AES） and atomic absorption spectrometry（AAS）.Under the selected experimental condition，the detection limit，the recovery and the coefficient of variation were compared between the determination results of ICP-AES and those of AAS.Experimental results show the ICP-AES method has lower detection limit，higher precision，large linear range.It can greatly improve the detection efficiency，and it is more suitable for determining multi-element in different contents simultaneously.

ICP-AES；AAS；heavy metal extractions of stainless steel；detection efficiency

TG142.1+1；TM930.12

A

1674-5124（2011）01-0038-03

2010-08-12；

2010-10-29

莫 玲（1956-），女，教授级高级工程师，主要从事金属制品检测研究工作。