微波消解电感耦合等离子体发射光谱法测定金属中铅和镉

孙国明

（山东省第一地质矿产勘查院，山东 济南 250014）

在目前社会当中，金属的应用十分广泛，但金属当中蕴含的重金属却具有非常巨大的危害性，包括铅和镉等，在很多西方国家都针对金属当中的重金属含量进行明确的规定，且欧盟也针对电气电子设备的重金属含量设置了2002/95/EC指令，我国同样也会在该方面颁布相应的管理条例，避免进口电子垃圾，因此，对一些进出口的电气、玩具以及包装等产品中金属部件的铅、镉含量进行准确的测定，是非常有必要的[1]。

1 实验部分

微波溶样技术是一种较为先进的样品处理技术，其主要优点包括溶样能力强、污染低、无损失且速度快，在国内外的样品消解处理中的应用十分广泛，但在金属样品的消解方面却少之又少，因此，对微波消解技术加以应用完成溶样处理，并采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对各种金属当中蕴含的铅和镉进行测定，能够在1h当中实现样品的消解，并且可以获得很好的效果。

（1）溶液和试剂。A.R.级试剂包括浓H2SO4、H2O2、HCIO4、HNO3；水主要是蒸馏水，是由MiLLI-Q超纯水器处理以后获得。标准溶液：主要有浓度为1mg/mL的国家标准溶液，包括单元素的Pb和Cd；以10%的HNO3为基体，经过逐级稀释配置混合标准溶液，其工作曲线线性在相关系数方面都高于0.999。

（2）微波溶样方法。将磨碎的金属称取0.1g作为试样，并将其放置在聚四氟乙烯微波消解罐当中，在其中加入HCIO41.5mL、H2O21mL、浓HNO36mL，根据温度变化开展微波消解活动，在电热板上放置消解液，进行加热处理，将过量的HNO3赶除，完成定容的转移，直到10mL进行待测处理，与试样共同进行空白试验[2]。

（3）ICP-AES测试条件。使用电感耦合等离子体发射光谱仪对金属当中的铅含量及镉含量进行测定的工作条件，铅的分析线为220.353nm，镉的分析线为214.440nm。

2 结果与讨论

（1）选择微波溶样酸。金属具有很多品种，对用在电气、玩具以及包装的ABS、PVC、PS以及PP等常用金属样品进行消解试验，为了将有机基体彻底破坏，需要将强氧化剂加入到强酸当中，本文使用的混合消解液为HNO3+H2O2。经过试验发现，使用该混合消解液能够将大多数金属完全消解，但分解ABS具有一定的困难性，因此，将H2SO4、HClO4以及HCI加入到混合液当中进行试验，发现加入HClO4以后能够获得最佳效果，因此决定选用HClO4组成新的消解液，即HNO3+H2O2+HClO4。

（2）HClO4用量对消解效果的影响。将ABS作为试验样品，考虑到主控罐在温度测量方面的需要，使用的消解液体积不能少于6mL，因此，将HNO3和H2O2固定为6mL和1mL，将HClO4的用量设置为0.5mL、1.0mL、1.5mL进行消解试验，出于安全考虑，使用的HClO4总量在酸体系当中不得高于20%的比重，根据试验结果可以发现，HClO4剂量增加以后，沉淀量会随之减少，ABS的消解效果会逐渐提升，所以，最终将HClO4的用量设置在1.5mL。

（3）消解时间、温度以及微波程序的确定。由于根据温度的设定以及监测主控罐获得的温度信号反馈能够使微波消解系统完成功率的自动控制，其微波程序主要分为两个阶段，分别是升温阶段和恒温阶段，而恒温时间和具体温度是最为重要的两个参数，设定升温时间为10min。

恒温时间固定，将恒温温度设置在200℃、210℃和220℃进行消解试验，需要注意的是恒温温度不宜过高，否则会导致消解罐损坏，试验结果表明，升高恒温温度会使沉淀量逐渐减少，ABS的消解效果逐渐提升，因此，将恒温温度设定在220℃。将恒温时间改为20min、30min、40min以及50min，试验结果表明，延长恒温时间，沉淀量也会随之减少，消解50min以后溶液呈现透明、澄清的状态，样品完全被消解，所以，将恒温时间设为50min。

（4）酸度对ICP测定的影响。在酸度条件不同的情况下，使用ICP对Cd和Pb的分析线发射强度进行测定，根据相关内容可以发现，ICP具有良好的酸效应，30%的HNO3介质能够使结果偏低20%，而使用消解液进行的微波消解最后仍然会有较多的酸残留下来，因此，必须将消解液当中多余的酸除去，本文在电热板上设置消解液进行较热处理，将过量的HNO3赶除至1mL以后，并不会对ICP测定造成影响。

（5）方法检出限。根据确定以后的样品测定方法进行多次试剂空白测定，要保证全过程测定，结合测定结果标准的3倍偏差对检出限进行计算，其中Pb为0.05mg/L,而Cd则为0.006mg/L，根据最终的样品定容体积和称样量能够计算出准确的样品检出限，即Pb为0.5mg/Kg，Cd为1mg/Kg，能够达到国际相关标准的要求。

（6）精密度和回收试验。对各金属样品进行加标回收试验，标准的双元素加入量为1g/mL进行回收率的计算，同时，对含有Pb和Cd的熟料样品进行测定，测定分7次平行进行，将相对的标准偏差计算出来，具体结果如表1所示。

表1 精密度及回收试验结果（n=7）

（7）样品测定及与其他方法的结果对比。以国际水平为标准进行测定计划，使用本文拟定的EN1122标准方法与高温灰化法对两份金属样品进行分析，发现使用高温灰化法进行消解处理，会出现较为严重的元素损失，其中的Cd损失严重以至无法检出，而使用EN1122方法虽然能够将Cd准确的测定出来，但在Pb的检测当中却并不适用，使用微波消解法测得量元素结果与标准值基本一致，对于金属当中的铅、镉含量测定具有良好的效果。

3 结语

经过实际的分析实验可以发现，使用微波消解电感耦合等离子体发射光谱法对金属当中的铅、镉含量进行测定，能够获得较高测定效率和测定质量，相关人员应该针对该项测定方法进行深入的研究，不断提升自身的测定水平，使测定质量始终能够满足国家标准的要求。

[1]王艳泽,张学凯.微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定聚丙烯塑料中的铅镉汞铬[J].冶金分析,2013,28(2):55-58.

[2]黄庆君.微波消解——电感耦合等离子发射光谱法测定塑料中的镉[J].电子世界,2012(11):61-62.