微波消解ICP-AES 法测定环氧树脂中微量铅、镉、汞含量

张 亮

（江苏扬农化工集团有限公司，江苏 扬州225009）

1 实验部分

微波消解是近年来愈来愈流行的实验室样品的前处理方法，该方法具有消解快、无损失、污染少等特点，在微量元素的检测中被广泛应用[4]。

1.1 仪器及主要工作条件

1.1.1 仪器设备

采用的仪器设备为美国热电iCAP6300 型ICP仪、同轴玻璃气动雾化器、旋流雾化室MWS-3 型微波消解系统（德国Berghof 公司）、韩国human 超纯水器、石英坩埚、电热板、容量瓶（50 mL、100 mL）、移液管（1 mL、2 mL）。

1.1.2 仪器参数

仪器参数为RF 功率：1 150 W；辅助气流量：0.5 L/min；NEB GAS：0.25 MPa；泵速：50 r/m。

1.1.3 测定元素的分析谱线和积分时间的选择

在仪器工作条件下，选择没有干扰，并且信背比最大的谱线为分析谱线。 测定元素的分析谱线见表1，积分时间均为5 s。

表1 测定元素的分析谱线

1.2 标准溶液和试剂

铅、镉、汞标准溶液为1 000 mg/L（国家标准物质中心），试剂为高纯硝酸。

标准溶液配制方法为（1）低标：分别移取铅、镉、汞标准溶液1 mL 于100 mL 容量瓶中， 用5%硝酸溶液定容至刻度（铅、镉、汞均为10 μg/mL）；高标：分别移取铅、镉、汞标准溶液2 mL 于100 mL 容量瓶中，用5%硝酸溶液定容至刻度（铅、镉、汞均为20 μg/mL）。

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理

称取约0.5 g 环氧树脂，装入消解罐中，加入高纯浓硝酸6 mL，放置30 min，加入2 mL 双氧水，装好防爆膜，盖紧盖子，先按照表2 程序预热，再按照表3 程序消解。

表2 预热程序

表3 消解程序

样品消解后，将消解液移至石英坩埚，用电热板低温加热至小体积（1 mL 左右）后，用5%硝酸溶液清洗，并将溶液全部移入50 mL 容量瓶中。 同时，做空白试验。

1.3.2 工作曲线

以1.1.2 列出的仪器参数和表1 所示的分析谱线，先以配制好的标准溶液测量铅、镉、汞的强度值，拟合工作曲线，铅、镉、汞标准浓度和强度见表4，其工作曲线见图1、图2 和图3，标准曲线法需保证标样和试样的基体一致， 本方法同采用5%硝酸溶液为基体。

由图1、图2 和图3 可见，铅、镉、汞元素的标准曲线线性图R2均大于0.999 5，线性较好。

2 结果和讨论

2.1 仪器工作条件的优化

2.1.1 微波消解的条件选择

对MWS-3 型微波消解系统， 当设定温度过高或者称样量过多时，容易发生爆罐现象，因此，实验前，首先要确定最佳样品称量质量和最佳的最高温度。 通过正交试验，确定最佳样品称量质量大致为0.5 g，再通过反复试验得到环氧树脂消化完全的最佳条件。由于温度过高会对微波消解罐产生损伤，尽量使最高温度降低。在环氧树脂样品处理过程中，加入高纯浓硝酸后放置30 min，能够使消解反应平和，而加入双氧水，既可以增加氧化性，又可以去除消解过程中多余的NO2。

2.1.2 仪器发射功率的选择

采用10 μg/mL 的铅、镉、汞标准溶液，在950～1 350 W 进行发射功率的选择。 测定的信号随着功率的上升而增加，但背景值也有所增加，为了保护仪器的功率管，采用1 150 W 的功率。高频功率对强度的影响见图4。

2.1.3 辅助气流量的选择

采用浓度为10 μg/mL 的铅、镉、汞标准溶液，在流量0.5～1.5 L/min 下，进行辅助气流量选择。 辅助气流量对强度的影响见图5。

由图5 可见，辅助气流量对强度影响不大，辅助气为0.5 L/min 时信号略强，因此，采用0.5 L/min 的辅助气流量。

2.1.4 雾化压力的选择

采用浓度为10 μg/mL 的铅、镉、汞标准溶液，在压力0.15～0.30 MPa 下进行雾化压力选择。 雾化压力对强度的影响见图6。

由图6 可见，增大雾化压力，信号值增大，但雾化压力大于0.25 MPa 时增幅不大。 因此，采用的雾化压力为0.25 MPa。

2.2 酸度的影响

因硫酸对测定的负影响比较显著，样品消解用到硝酸，主要讨论硝酸浓度对测定的影响。 配制不同硝酸浓度的铅、镉、汞标准溶液，其浓度均为10 μg/mL，进行测定，不同酸度对强度的影响见图7。

由图7 可见，随着硝酸浓度的升高，其强度略有下降，所以，本实验选择体积分数5%硝酸介质进行测定。

2.3 测定元素的检出限

连续测定空白11 次，计算其标准偏差，以3 倍的标准偏差作为强度值从标准曲线上计算检出限，其数据见表5。

表5 检出限数据

从表5 可见， 铅、 镉、 汞元素的检出限分别为12、5、15 μg/mL，能够满足RoHS 中铅、镉、汞的测定要求。

2.4 精密度试验

对一个试样溶液进行10 次测定，试样的测定结果和相对标准偏差（Rsd）见表6。

表6 试样中铅、镉、汞的分析结果及精密度

从表6 可见，试样中铅、镉、汞的测定平均值分别为0.064、0.019、0.045 μg/mL， 其10 次测定的Rsd小于1.0%，精密度不错。

2.5 加标回收试验

分别向试样中加入0.5 μg/mL 铅、镉、汞标准溶液进行加标回收试验。 铅、镉、汞的加标回收率分别为103.2%、97.2%、93.4%，数据见表7。

表7 加标回收数据

从表7 可见， 铅、 镉、 汞的加标回收率分别为103.2%、97.2%、93.4%，其中，汞的加标回收率偏低，原因是汞在常温下容易挥发。

3 试样的测定结果

环氧树脂采用微波消解的测定结果见表8。

表8 环氧树脂的测定结果 μg/mL

4 结论

用微波消解前处理环氧树脂， 采用标准曲线法快速测定RoHS 指令中铅、镉、汞元素的含量，较好地解决了在样品湿法前处理过程中，Hg 有部分挥发损失以及样品处理完全，没有不溶物，无需过滤并用适当的仪器确定残渣中是否含有待测元素的问题。 本方法优化条件为RF 功率1 150 W、辅助气流量0.5 L/min、雾化气压力0.25 MPa、泵速50 r/m，铅、镉、汞元素的标准曲线R2均大于0.999 5，其检出限分别为12、5、15 ng/mL， 样品10 次测定的Rsd均小于1.0%，标准回收率分别为103.2%、97.2%、93.4%。