返回顶部
返回首页
返回首页
今日    | 手机版 | 热点 | 资讯 | 产品 | 商道 | 店铺 |
home 您现在的位置: 首页 >辅料与设备 > 详细信息
ICP-OES测白色木器涂料中的砷(As)元素含量
2018年12月14日    阅读量:25579     新闻来源:中海油常州涂料化工研究院检测中心,江苏常州     |  投稿

0 引言

木器涂料是一种常用的家装建材,主要用于家具表面的涂饰涂装,对家具起到保护装饰的作用。木器涂料可分为清漆和色漆。色漆通常是在漆料中添加各种颜料及填料而成的涂料中国涂料在线coatingol.com。通常这些颜填料会引入砷元素及其化合物。元素形态下的砷,一般没有毒性,而其化合物毒性较强。其中三价砷化合物相比其他价态砷化合物的毒性更强。三价砷离子经过血液循环,到达毛细管壁,增大其通透性,使毛细血管麻痹,造成人体营养组织障碍,产生中毒现象。同时,砷元素还会致癌、致畸、致突变。由于砷元素的毒性大,所以在与人体密切接触的家装涂料中应严格控制砷元素的含量,防止砷元素被误食后进入人体循环系统,危害健康。目前使用的涂料标准体系中,针对砷元素含量的检测主要有GB 24613—2009《玩具用涂料中有害物质限量》和HJ/T 303—2006《环境标志技术产品要求 家具》,2 个标准都对砷元素的含量进行了限制。GB 24613—2009 测定的是可溶性砷元素含量,而HJ/T 303—2006 规定了在溶剂型涂料中不得人为添加砷及含砷化合物,测试的是总的砷含量。在HJ/T 303—2006 中,前处理使用的还是1992年版的GB/T 13452.1 方法,利用干灰化进行前处理,技术比较落后,不便操作,回收率也不甚理想。本文通过密闭微波消解对涂料进行前处理,制备成一定体积的溶液,再使用ICP-OES 仪器来进行砷元素含量的测定,该方法回收率高,操作简便。本文讨论的是含有钛白粉的白色溶剂型木器涂料的砷元素含量测定,对于其他涂料的测试,也可以参考本论文的方法[1-2]。

1 试验部分

1.1 仪器及试剂

全谱直读电感耦合等离子发射光谱仪(水平矩管)(Varian 720-OES),美国瓦里安公司;CEMMars5 型微波消解仪,美国CEM 公司;SQ2119B 食品料理机,上海帅佳电子科技有限公司;65% 的硝酸(优级纯),上海凌峰化学试剂有限公司;98% 的硫酸(优级纯),国药集团化学试剂有限公司;氩气(体积分数99.999%),上海伟良浦江气体有限公司;砷标准溶液(50 mg/L),美国安捷伦仪器公司;CPA124S 分析天平,德国赛多利斯。

1.1.1 密闭微波消解仪的工作条件

在5 min 内升温至120℃,保持5 min,接着在10 min 内升温至190℃,保温30 min。

1.1.2 ICP-OES 工作条件

RF发射功率:1.00 kW ;等离子气流量:15 L/min ;辅助气流量:1.5 L/min ;雾化气流量:1.10 L/min ;分析波长:188.980 nm ;一次读数时间:5 s ;清洗时间:10 s ;进样延时:30 s ;读数次数:3 次;蠕动泵转速:15 r/min。

1.2 试验方法

先将待测样品搅拌均匀,然后再按施工配比(无需加入稀释剂)混合成试样,搅拌均匀后,在聚四氟乙烯板(15 cm×10 cm)上制备厚度适宜的涂膜。对于单组分的样品,经搅拌后,可以直接在聚四氟乙烯板上制备涂膜。双组分或者多组分样品则需在产品说明书规定的干燥条件下干燥。在室温下用粉碎机将干燥后的涂膜粉碎至一定的尺寸,难粉碎的样品,用剪刀将涂膜剪碎至较小的尺寸。称取制备好的样品1.00 g(精确到0.000 1 g),加入2 mL 硝酸,静置1 min 后再加入8 mL 浓硫酸,轻轻摇匀,静置1 min,盖紧消解罐。然后放入微波消解装置中,按1.1.1 的条件进行微波消解。结束后打开消解罐,用蒸馏水冲洗罐体内腔后,过滤不溶物,然后转移至50 mL 容量瓶内,定容。

2 结果和讨论

2.1 微波消解条件的选择

2.1.1 称样量

白色木器涂料的成膜物质主要由大量的有机高分子物质(聚氨酯,硝基树脂,氨基树脂,醇酸树脂等)组成,这些有机物质可以和强氧化性含酸试剂进行激烈的反应并生成大量的气体,其中主要是二氧化碳气体。为了防止危险(爆罐)的发生,称取的被测样品要控制在一定的质量范围内,不能太多。对测试样品考查后发现,当称样量在0.10 g,0.20 g,0.30 g,0.40 g 左右时,测试结果的精密度不高,数据波动很大,尤其对于砷含量较低的样品,称样量为0.10 g,0.20 g,0.30 g,0.40 g左右时,样品中的砷元素会由于灵敏度较低而无法检出。随着称样量的增加,待测溶液中砷元素的检测灵敏度会逐渐增强。当称样量为1.00 g 左右时,砷含量的测试结果趋于稳定,所以选择称样量为1.00 g(精确至0.0001 g)。

2.1.2 消解试剂及用量的选择

密闭微波消解罐体积为100 mL,其主控罐内连接有温度传感器和压力传感器,为了测温准确,其传感器要和消解试剂充分接触,这就要求消解液的总体积一般不低于6 mL。样品在反应过程中对酸的消耗量不同,要根据实际样品的情况确定酸的用量,同时还要考虑安全因素,总的试剂的加入量应控制在不超过罐体积的三分之一。另外如果使用酸剂过多,还会造成样品的测试背景较高。微波消解使用的试剂多是一些强酸和强氧化剂,如硝酸、高氯酸、硫酸、磷酸,双氧水、盐酸、氢氟酸等。木器涂料样品由于成膜物质不同,在消解过程中,和消解试剂的反应也不同。双氧水活性高,易爆,安全性较差,所以其在混酸中的量不易过多。另外由于砷元素的氯化物、氟化物等易于挥发,所以,也不易选择盐酸、高氯酸、氢氟酸等作为消解试剂。

白色木器涂料中常会用到几种树脂:聚氨酯、丙烯酸、硝基、氨基、醇酸等。试验选取使用这几种树脂的样品,用硝酸分别进行消解试验。当称样量在1.00 g 左右时,在设置好的微波消解条件下,这些样品中的树脂均能充分消解,而样品中含有的钛白粉则不能够被完全溶解。当硝酸和浓硫酸混合使用时,钛白粉也可以被溶解。试验发现,浓硫酸用量过少,钛白粉无法全部溶解,增大浓硫酸的用量,钛白粉的溶解量同时增加。试验选择2 mL 的硝酸和8 mL 的浓硫酸混合,可以充分消解含有钛白粉的样品,消解后的溶液澄清。所以消解白色木器涂料样品,最终选择2 mL 硝酸+8 mL 浓硫酸。

2.2 ICP-OES 测定条件的选择

2.2.1 RF 发射功率的选择

当仪器功率发生变化时,仪器的等离子体温度,元素的电子密度及发射强度的空间分布均会发生变化,影响元素的谱线强度。功率大小在影响元素分析线发射强度的同时,还会影响溶液光谱背景的发射。随着仪器功率的增大,溶液的背景强度也随之增强,造成元素的信背比(信背比是指峰值强度与左右背景平均强度的比值)下降。选取仪器不同功率(0.90 kW,0.95 kW,1.00 kW,1.05 kW,1.10 kW,1.20 kW)进行试验,其砷元素(0.10 mg/L)的信号强度和信背比见表1。


ICP-OES测白色木器涂料中的砷(As)元素含量 中国中国化工网,okmart.com


由表1 可见:随着仪器功率的增大,砷元素的每条分析线的信号强度都在增大,同时其背景强度也随之增大,但是信背比却随之降低。由于仪器的功率选择会影响仪器的检出限,增大仪器功率,元素的检出限增高。而使用低功率,虽也可获得较好的检出限,但是会有明显的基体效应[3],综合考虑后,选择1.00 kW 作为仪器的分析功率。

2.2.2 等离子气的流量、辅助气流量、雾化气流量的选择

等离子气主要用于冷却炬管及维持等离子体的形成,一般在分析有机溶剂时使用较高的等离子气流量,可以有效地冷却因高功率而产生的热量。等离子气流量的改变对元素分析结果的影响不大,达到能够维持等离子体不烧毁炬管即可。雾化气流量对元素的谱线强度有较明显的影响,而辅助气的影响则较小。雾化气流量对谱线强度影响的原因是多方面的。首先雾化气流量会影响等离子体的中心通道温度,电子密度及被分析样品在等离子体中心通道的停留时间。同时雾化气流量的大小也会影响试样的提升率及其雾化效率,明显降低被测溶液的光谱背景发射强度。选择仪器的几

个雾化气流量(0.55 L/min,0.75 L/min,0.95 L/min,1.10 L/min,1.30 L/min)进行试验,砷元素(0.10 mg/L)的信背比结果见表2。


ICP-OES测白色木器涂料中的砷(As)元素含量 中国中国化工网,okmart.com


由表2 可见:随着雾化气流量变大,从0.55~1.10 L/min 时,其信背比也相应变大;当雾化气流量大于1.10 L/min 时,信背比开始降低。雾化气流量对信背比有一个最佳值。究其原因,是由于起初雾化气流量增大时,会造成进入等离子焰中的样品量增加,引起信背比升高。雾化气流量达到一定值以后,如果再加大雾化气流量,就会造成进样过快,样品进入等离子炬管中后,溶液粒子还来不及被激发就从炬管中冲出,相当于进样量被减少,同时如果雾化气流量过大,炬管的温度就会降低较多,形成等离子发射强度降低,信背比减小。试验最终选择了1.10 L/min 作为雾化气流量。

2.2.3 泵速的选择

泵速可以在较宽的范围内变动,试验选择0.10 mg/L浓度的砷标液,分别在10 r/min,25 r/min,50 r/min 的泵速下进样,其谱线强度的变化并不明显(表3)。信背比在25 r/min时较高,50 r/min的时候又开始降低。最终试验选择25 r/min 作为进样的泵速。


ICP-OES测白色木器涂料中的砷(As)元素含量 中国中国化工网,okmart.com


2.2.4 分析谱线的选择

打开仪器自带的图库可以看到砷(188.980 nm)最为灵敏,而砷(228.812 nm)谱线则易受镉(Cd)元素的干扰(图1)。同时当雾化气流量为1.10 L/min 时,测得砷(188.980 nm)的信背比为20.102,砷(193.696 nm)的信背比为9.514,砷(197.198 nm)的信背比为0.656,砷(228.812 nm)的信背比为0.409。砷(188.980 nm)的信背比最大。所以试验选择砷(188.980 nm)作为分析谱线。


ICP-OES测白色木器涂料中的砷(As)元素含量 中国中国化工网,okmart.com


2.3 标准曲线线性关系、检出限

配置空白,0.10 mg/L,0.20 mg/L,0.40 mg/L,0.50 mg/L 砷元素系列标准溶液,以5% 浓度的硫酸溶液进行定容后测试各个浓度下的发射强度值。再以发射强度值为纵坐标,以砷元素的浓度值为横坐标做标准曲线。仪器给出线性方程I=852.646C+18.4,相关系数为0.999 3。对空白溶液(5% 的硫酸溶液)进行11 次分析测试,结果分别为:-0.016 089 mg/L、0.006 053 mg/L、-0.003 678 mg/L、-0.007 439 mg/L、0.013 104 mg/L、-0.0109 55 mg/L、0.009 343 mg/L、0.018 531 mg/L、-0.002 557 mg/L、0.012 409 mg/L、-0.000 468 mg/L。将分析值的3倍标准偏差作为检出限,经计算得到检出限为0.03 mg/L。

2.4 方法的偏差和加标回收试验

按试验方法对编号为 1#,2#,3#,4#,5#,6# 的6 个不同试样分别平行测定11 次,计算数据的标准偏差和相对标准偏差,结果见表4。


ICP-OES测白色木器涂料中的砷(As)元素含量 中国中国化工网,okmart.com



3 结语

通过本论文的研究,建立了白色木器涂料中砷元素含量的测试方法。对于白色木器涂料可称取1.00 g左右的样品于微波消解罐内,加入8 mL 浓硫酸和2 mL 硝酸,在微波消解仪中5 min 内升温到120℃,保持5 min,接着在10 min内升温到190℃,保温30 min的条件下进行加酸密闭消解,制备成溶液。再使用ICP-OES 仪器进行测试,仪器功率为1.00 kW,雾化气流量为1.10 L/min,泵转速25 r/min,分析波长选择188.980 nm,检出限0.03 mg/L。方法的平行性良好,加标回收率高,适合于白色木器涂料(含钛白)中砷元素含量的测定。


标签:辅料与设备涂料百科涂料检测行业资讯装修百科
免责声明: 本文仅代表作者本人观点,与本网无关。本网对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考,并请自行承担全部责任。本网转载自其它媒体的信息,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一周内进行,以便我们及时处理。客服邮箱:service@cnso360.com | 客服QQ:23341571

全站地图

深圳网络警察报警平台 深圳网络警
察报警平台

公共信息安全网络监察 公共信息安
全网络监察

经营性网站备案信息 经营性网站
备案信息

中国互联网举报中心 中国互联网
举报中心

中国文明网传播文明 中国文明网
传播文明

深圳市市场监督管理局企业主体身份公示 工商网监
电子标识