双道原子荧光法同时测定云母钛珠光颜料中痕量砷和汞

(北京海光仪器有限公司，北京100015)

1 前言

云母钛珠光颜料自上世纪70年代末成功研制以来，因特殊的光学效应，使其具有其他颜料不可替代的作用，被称为“第一代效应颜料”[1]。目前，国内外主要采用天然(或合成)云母为基材，通过液相沉积法来制备这类颜料[2，3]。随着其在许多行业都有应用，对制备工艺水平和产品的质量要求也越来越高。制备时经过高温煅烧后仍会含有微量的砷和汞、铅等有害元素。国家对其监控标准较少，仅建材行业标准JC 467-1992(1996)对合成云母珠光颜料中的铅、砷、汞元素有限量要求[4]。该标准中砷采用分光光度法，此法操作步骤多且复杂，汞采用的冷原子吸收法。目前，国内关于云母珠光原料中重金属元素的分析方法仅陈春添等采用微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定其中Pb、Cd、As、Hg、Ba、Cr、Sb、Se 8种元素含量[5]；李静等采用火焰原子吸收法测定其中的Cd和Pb的含量[6]。因此，建立这类物质中砷和汞元素新的分析检测方法是非常有意义的。

原子荧光法具有灵敏度高、选择性好、仪器设备成本低、在线分析速度快、操作简单等特点，其As和Hg两种元素独特的灵敏度，已广泛应用于土壤[7]、饮用水[8]、蔬菜[9]、化妆品[10]和保健食品[11]中的As和Hg元素的同时检测。本实验将云母钛珠光颜料进行一次消解，由双道原子荧光法同时测定样品中As、Hg的含量。结果表明，方法的线性范围、精密度、检出限、加标回收率等指标可以满足云母钛珠光颜料中As和Hg元素的测定。

2 实验部分

2.1 主要仪器和试剂

原子荧光光谱仪，AFS-8530，北京海光仪器有限公司；As、Hg元素原子荧光用空心阴极灯，北京有色金属研究总院；EG20A可调恒温电热板，北京莱伯泰科仪器股份有限公司；高纯水机，北京历元电子仪器有限公司；分析天平，德国Sartorius。

硝酸(优级纯)、盐酸(优级纯，北京化工厂)；氢氟酸、氢氧化钠(优级纯)、硼氢化钾(荧光专用试剂，天津南开允公合成技术有限公司)；除另有说明，所用试剂的纯度均为分析纯，并且均购买于国药集团化学试剂有限公司。

As、Hg的标准溶液(含量均为100μg/mL)，国家标准物质研究中心。

标准系列的配制，分别取含量为100μg/mL的As和Hg的标液500μL和100μgL于同一个100mL容量瓶中，用去离子水定容摇匀，配制成砷、汞含量为500ng/mL和100ng/mL的混合标准工作液。分别吸取混合标准工作液0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.0和2.0 mL，置于100mL容量瓶中，各加入5mL盐酸和10%的硫脲溶液10mL，用去离子水定容，摇匀，配制成砷含量为0、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0和10.0μg/L和汞含量为0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.0和2.0μg/L标准系列溶液。

还原剂(2%硼氢化钾，)，称取2.5g氢氧化钾溶于500mL水中，再溶入10.0g硼氢化钾。

载流(5%盐酸，V/V)，量取50mL浓盐酸，缓慢加入约500mL水中，并稀释到1000mL。

硫脲(10%，w/V)，称取10g硫脲溶解后转移到100mL容量瓶中，用去离子水水定容至刻度。

2.2 样品前处理

云母钛珠光颜料的前处理：准确称取0.3000g样品置于聚四氟乙烯烧杯中，加入王水(2mL硝酸和6mL盐酸)放置在加热板上120℃消解30min，取下冷却后再加入5mL氢氟酸，置于电热板上继续消解，直至溶液澄清透明，再将温度升至130℃赶酸至烧杯内溶液剩余约1mL，取下冷却后转移至50mL容量瓶中，烧杯用少量的水清洗两次并将清洗液转入容量瓶中，加2.5mL盐酸和5mL硫脲溶液，用去离子水定容后摇匀，同时做试剂空白。

2.3 仪器测定条件

原子荧光的测定条件见表1。

表1 原子荧光光谱仪工作条件

2.4 结果与讨论

2.4.1前处理方法的选择

汞属于易挥发元素，消解过程中应严格控制温度。实验表明：当消解温度高于150℃后，汞元素的加标回收率偏低。因此，实验应在120℃条件下进行消解样品，130℃进行赶酸。云母基材的主要成分之一是二氧化硅，样品在消解时采用氢氟酸可以溶解二氧化硅，将包裹在样品颗粒中的待测元素释放出来，使测定结果准确可靠。

2.4.2线性范围与检出限

按照仪器的工作条件对As和Hg的标准系列进行测试，得到的浓度-荧光强度标准曲线见表2。平行测定11次空白的标准偏差，以3倍空白溶液的标准偏差除以标准曲线的斜率，得到As和Hg元素测定的检出限。

表2 线性范围与检出限

2.4.3样品测定结果

取云母钛珠光颜料样品，按照前述处理方法，处理7个平行样，使用原子荧光法进行测定，获得的测量结果见表3。该样品中As和Hg的7次测量结果的平均值分别为1.4777和0.0162mg/kg，均未超过JC 467—1992(1996)对合成云母珠光颜料中的砷和汞元素的10和1mg/kg限量要求。As和Hg元素7次测定的RSD分别为4.28%和5.84%，可见该方法具有较好的测量精密度。

表3 样品测量结果

在样品消解前向消解瓶中添加As和Hg元素的标准溶液，定容后的添加浓度即为加标值。表4给出了样品中As和Hg两个添加水平的加标回收率(考虑样品中砷的含量，测其回收率时，称样量为0.2500g)，两个元素的加标回收率范围为84.4%～102.5%，可见测定结果的回收率指标良好。

表4 样品测定结果及加标回收率

3 结论

本方法采用了硝酸-盐酸-氢氟酸混合酸消解，使用样品原子荧光进行测定，对精密度、回收率等评价指标进行了考察，结果表明获得了较好的测量效果。对云母钛珠光颜料中的砷和汞的测定及生产质量评价、产品质量监管提供了有效的分析方法。