微波消解一原子吸收光谱法测定人造板饰面材料中铅镉铬

微波消解一原子吸收光谱法测定人造板饰面材料中铅镉铬

摘要

用微波消解作为样品前处理，选择硝酸和过氧化氢为消解试剂，用火焰原子吸收法和石墨炉原子吸收法，可测定三聚氰胺浸渍胶膜纸、聚氯乙烯(PVC)薄膜、漆膜等人造板饰面材料中的铅、镉、铬元素含量。方法准确可靠，适用于人造板饰面材料中重金属的分析，可为制定相关检测方法标准提供依据。

关键词

微波消解;原子吸收光谱法;人造板饰面材料;铅、镉、铬

引言

饰面人造板作为一种装饰装修材料，大量用于制作家具、地板、橱柜等，与人类生活十分密切。在饰面材料如三聚氰胺浸渍胶膜纸、聚氯乙烯(PVC)薄膜和油漆等生产过程中，铅、镉、铬、汞等重金属化合物作为着色剂、稳定剂、防腐剂、阻燃剂等被添加到其中。由于重金属可能从饰面材料表面溶出或随着表面材料的脱落而被误食进入人体，从而对人体造成危害。因此，急需对人造板饰面材料中重金属含量进行限制，建立相关检测方法标准，确保其使用安全性。原子吸收光谱法具有灵敏度高，应用成熟以及相对便宜等优点，是目前测定重金属含量最主要的方法，在重金属元素分析中得到了广泛的应用。干法灰化法和湿法消解技溶样较慢，可能引起样品中重金属的损失或外来物质的污染。而微波消解溶样快速、完全、无损失、污染少，是目前普遍使用的样品溶解技术。国内外对于家具涂层中重金属的含量已有相应研究和立法，但对人造板饰面材料如三聚氰胺浸渍胶膜纸和PVC薄膜中的重金属检测研究很少。

我国标准均是测定材料中可溶性重金属的含量，缺少对重金属总量的测定研究。虽然聚氯乙烯薄膜饰面人造板(LY/T 1279--2008)标准对重金属检测进行了规定，但由于直接采用壁纸中重金属检测方法和限量，在取样操作上存在一定问题，目前未见有质检部门检测该项指标。为此，采用微波消解一原子吸收光谱法测定人造板饰面材料中的铅、隔、铬元素总量，分析该方法的检出限、精密度和回收率，为相关检测方法标准的制定提供参考数据和依据。

1实验部分

1.1仪器和试剂

原子吸收光谱仪

微波消解仪

铅、镉、铬标准溶液(购自国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院)

硝酸(优级纯);所用水符合GB/T 6682中二级水要求。

1.2样品制备

取浸渍胶膜纸饰面人造板、PVC薄膜饰面人造板、油漆实木复合地板作为试验材料(取自国家竹木制品质量监督检验中心)，用水擦净材料表面。对于浸渍胶膜纸饰面人造板，由于装饰层坚硬，可用锋利刀片均匀刮取表面胶膜纸的耐磨层和装饰纸层，避免刮到基材的纤维屑。将样品收集到研钵内，研磨混合均匀，把通过金属筛的粉末作为样品。

对于PVC薄膜饰面人造板，根据LY/T 1279--2008标准，是直接采用GB 18585--2001“室内装饰装修材料壁纸中有害物质限量”检测方法，但由于PVC膜不同于壁纸，是压贴在人造板基材上的，背面有胶黏剂，因此对取样方法进行

改进。撕取或采用刀片辅助揭取板材表面的PVC膜，然后用刀片刮去背面木质纤维屑和胶质，用剪刀将PVC膜剪至面积小于2 mmX2 rnrn的碎片，把该碎片作为样品。对于油漆饰面的人造板，参照GB 18584--2001中家具漆膜的取样方法，在产品涂层表面，用刮刀刮取适量涂层，避免刮到基材的纤维屑。在室温下将涂层样品通过磁力搅拌粉碎，把通过0.5 F/lm孔径金属筛的粉末作为样品。

1.3微波消解前处理

将1.2中三种样品各称取0.1 g，分别置于聚四氟乙烯消解罐中，加入7.5 mL硝酸和2.5 mL过氧化氢，盖好密封塞，放入微波消解仪中，消解程序见表1。将消解液定容于50 mL容量瓶中，用0.45“m孔径滤膜过滤，以滤液作为样品待测液。

1.4仪器分析条件选择

火焰原子吸收光谱法(FAAS)分析条件见表2。按表2仪器参数分析铅、镉元素的标准溶液和样品待测液。同时，测定方法检出限、加标回收率和精密度。铅、镉的吸光度随观测高度增大而变大，因而选用仪器最高的观测高度;铬元素的吸光度随观测高度增大而变小，因而选择最低的观测高度。铅的灯电流大于8 mA时灵敏度急剧下降，为了获得较高精密度，选择大电流。镉元素灯电流为3～5 mA时，灵敏度下降，在4 mA时灵敏度和精密度均较好。铬元素灯电流在28 mA时，灵敏度略有下降，但是精密度变好，标准曲线重现性和稳定性好。分析铅元素时，乙炔气流量从1.0增大到2.8 L·rain-1时，吸光度有一定增加，选择2.4 L·min_1即可使标准曲线达到较高灵敏度和较好重现性。镉元素的乙炔气流量在1.5

～2.0 L·minl时，分析结果基本不变，大于2.0 L·min_1时，吸光度有所下降。乙炔气流量大于3.0 L·rain一1时，流量对铬元素吸光度影响较显著，在2.2～3.0 L·rain_1时吸光度有较大上升。但经过对25种样品分析后得知，样品中铬元素在消解溶液中的含量在0.02～o.45"g·mL_1之间，浓度较低，因此，乙炔流量为2.8 L-rain叫时便可以获得较高灵敏度，满足精密度和灵敏度分析要求。

预实验中发现浸渍胶膜纸和漆膜样品待测液中镉元素浓度，低于FAAS的镉元素检出限，因此把待测液稀释十倍后用石墨炉原子吸收光谱法(GFAAs)分析。考察了Cd元素灯电流在3～5 mA、灰化温度在300～500℃变化时产生的影响。结果表明灯电流越大，提高灰化温度所导致的灵敏度下降越快，说明镉元素损失加剧，尤其是灯电流为4 mA或5mA时，灰化温度超过400℃会造成镉元素损失而导致灵敏度下降。在灯电流为4 mA灰化温度为450℃、灯电流为5mA灰化温度为500℃时，标准曲线线性相关性会大于0.999，但是由于灰化造成损失，而不采用此条件。最终确定GFAAS分析条件为：波长228.8 mn，狭缝0.7 rffn，灯电流4 Ma，载气流量250 mL·min;干燥温度110℃，保持30S，然后在15 S内升温至130℃，保持30 S;灰化温度300℃，升温10 S，保持20 s;原子化温度1 500℃，保持时问3s;净化温度为2 450℃，升温1 S，保持时间3 S。

2结果与讨论

2.1微波消解条件

微波消解样品时，称样量、消解体系的选择、消解温度和压力是比较重要的参数。在制样时，刮取人造板表面的浸渍胶膜纸或油漆涂膜较为困难，尤其是胶膜纸固化后较坚硬，刮刀的损耗较大;漆膜样品加入消解液后产生剧烈反应，静置一段时间后反应速度减缓，但在微波消解时，会再次发生剧烈反应，可能导致冲罐而损失样品。因此，在满足检测要求的情况下，样品越少越好。试验证明称样0.100 g时，消解过后消解罐中的溶液便于清洗、转移，检测时也可满足分析要求。消解体系为HN03+H202(7.5 mL+2.5 mL)时，无需加入其他酸便可以得到澄清消解液。对于PVC样品，可能略有白色浑浊现象，此时，可加入几滴氢氟酸络合至澄清液体。消解体系用量一般都在10 mL左右，用量过低消解不完全，并且多余的微波能量导致消解罐温度过高，有损罐体;用量过高会导致消解罐内压力过大，分析时也会因为酸含量较高对分析结果产生干扰。

浸渍胶膜纸、漆膜和PVC薄膜三种样品中，较难消解的是PVC薄膜。在选择消解程序时，两个阶段的升温程序可以将PVC样品消鳃完全，同时也可以监测漆膜等样品的反应，避免反应过快导致消解罐温度压力过高。功率第1阶段采用700 W，第2阶段采用1 100 W，可为消解提供足够能量，且小于最大功率1 400 W，不会使仪器负荷过大而降低使用寿命，达到较好消解样品的目的。在消解温度和压力选择时，温度低于225℃时会导致消解不完全，分析结果偏小，高于225℃时分析结果差异较小。消解压力高于50 bar时，Pb和Cr分析结果基本不变，在压力为55 bar时，镉元素分析结果增大，且PVC样品消解液较压力为50 bar时更为澄清，而压力在60 bar时Pb，Cd和Cr的分析结果基本不变，表明消

解已经完全。

因此，表1中的实验条件可用于人造板饰面材料中重金属样品的微波消解处理。

2.2标准曲线及线性范围FAAS的铅Pb、镉CA、铬Cr元素和GFAAS的镉Cd元素标准曲线的线性方程、相关系数和线性范围见表3。

FAAS法的铅元素标准曲线有较宽的线性范围，可达20pg·n也～。镉元素浓度增加到3熘·mLl时，曲线线性相关性变差。GFAAS的镉元素标准曲线在o～4.0“g·L1时相关性较好。铬元素线性范围为o～5肛g·mL～，一般可以

满足测定需要。

2.3检出限和回收率

测定样品空自溶液11次，按标准偏差的3倍除以斜率计算检出限。经消解

后定容于50 mL容量瓶中，作回收率实验。结果见表4。回收率在94%～109.2%之间，说明本方法的准确度较高。

　　2.4精密度

　　FAAS测定PVC薄膜、浸渍胶膜纸和漆膜的铅元素和PVC薄膜的镉元素，GFAAS测定浸渍胶膜纸和油漆涂膜的镉元素。每种待测液连续测定5次，相对标准偏差(RSDN)见表5。根据表5，FAAS和GFAAS在检测样品时，相对标准偏差均小于5 g，显然该方法精密度较高。

3结论

(1)采用微波消鹪作为样品前处理方法，选择硝酸和过氧化氢为消解试剂，加入氢氟酸作为络合剂，可充分消解漆膜、浸渍胶膜纸和PVC试样。

(2)采用微波消解～原子吸收法，可测定浸渍胶膜纸、聚氯乙烯(PVC)薄膜、漆膜等人造板饰面材料中的铅、镉、铬元素含量。该方法准确可靠，适用于人造板饰面材料中重金属的分析。