李险峰，张锦军，刘国聪

(1.惠州学院化学工程系，广东惠州516007；2.亚伦国际集团有限公司，广东惠州516035)

0 引言

塑料具有原料来源广泛、品种繁多、易于加工、性能优异等特点[1]，已被广泛用于生产及日常生活各个方面，如汽车内饰件、医疗器械、电子电器产品等[2].由于塑料的生产工艺等原因在替换品和用途上不可避免地使用了有害重金属，其中的铅等重金属危害已日益引起世界各国的重视[3-5]，欧盟2011/65/EU[6]指令明确规定了电子电气设备中铅、铬(VI)、汞、聚溴联苯、聚溴二苯醚的含量均不得超过0.1%(即1 000 mg/kg).现时塑料中铅的分析标准有SN/T2046-2008[7]和IEC62321(ED1.0):2008[8]，目前部分研究对塑料中的铅进行了测定[9-11]，但没有专门针对ABS塑料的分析标准.为了有效监测并严格限制ABS塑料材料中铅元素的含量，尽量降低含铅材料对环境和人体造成的危害，本文中以ABS塑料为研究对象，采用微波消解进行样品前处理，使用电感耦合等离子体光谱法(ICP-AES)测定ABS塑料中的铅含量，实验快速，准确，并对检测条件进行详细讨论，为塑料中铅含量分析标准方法的制订提供参考.

1 实验部分

1.1 仪器及工作条件ICPE-9000型电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)-配ASC-6100型自动进样器(Shimadzu)；ETHOS-A型微波消解仪-配聚四氟乙烯(PTFE)消解罐(意大利Milestone)；AL-104精密电子天平(上海Mettler-Toledo国际贸易有限公司)；超声波清洗器(上海科导超声仪器有限公司)；SYZ-550石英亚沸高纯水蒸馏器(江苏勤华玻璃仪器厂).ICP-AES工作气体为Ar(99.999%)，其优化工作条件如表1.

表1 ICP-AES仪器工作条件

1.2 试剂及标准溶液铅标准储备溶液浓度1 000μg/mL(中国计量科学研究院)；65%HNO3(优级纯，广州市化学试剂厂)；30%H2O2(分析纯，广东化学试剂厂)；实验用水为亚沸水.用10%的HNO3逐级稀释1 000μg/mL铅标准液配制成0.0、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、4.0 μg/mL 系列浓度的铅标准溶液.

1.3 器皿处理实验所用玻璃器皿均用体积分数20%硝酸溶液浸泡24 h以上，置于超声波清洗器水清洗，后蒸馏水洗，再用亚沸水冲洗备用.

1.4 试样制备以亚伦工业科技(惠州)有限公司榨汁机顶盖的ABS原料作为测试样品，样品为浅棕色ABS塑料.用剪刀将样品剪碎至规格约为1.0mm×1.0mm的小颗粒，称取200mg，精确至0.1mg.

1.5 试样的消解将试样放入聚四氟乙烯微波消解罐中，加入7.0mL浓硝酸和1.5mL30%过氧化氢，将压力罐加保护套盖好，然后放入微波消解仪中进行微波消解，消解程序见表2，结束并冷却后，将罐内消解液转移至50mL容量瓶中，用亚沸水定容，待测.同时制备空白样.

表2 微波消解程序

2 结果与讨论

2.1 建立标准工作曲线在最优仪器工作条件下，按浓度由低至高依次测定系列标准工作溶液，依据其发射的响应强度与它们浓度关系来绘制标准工作曲线，标准工作曲线的线性方程为C=0.016 120 1Ⅰ+0.012 894 3，线性相关系数R2为0.999 8，如图1.铅的标准工作曲线线性范围在0.0～4.0μg/mL内，线性良好.在此线性范围内，依据称样量200mg和样品最终定容体积50mL可计算出样品含量的检测范围在0.0～1 000.0mg/kg之间.

2.2 试样的测定称取处理备用的试样200mg，精确至0.1 mg，消解后定容在50mL的容量瓶，在最佳仪器工作条件下测定试样的原溶液中铅的含量为1.19μg/mL，依据称样量和试样最终定容体积计算出试样中铅的含量为297.5mg/kg.

图1 铅元素标准工作曲线图

2.3 消解条件的选择

2.3.1 浓硝酸用量对消解效果的影响 采用微波消解仪消解ABS塑料样品，分别加入1.0至10.0mL浓硝酸及1.5mL过氧化氢对样品进行消解，对ABS样品部分消解效果见图2.由图2可知，加入7.0mL浓硝酸可得到良好的消解效果，浓硝酸用量小于7.0mL，样品消解不完全，浓硝酸用量过多，则会增加空白值，本实验选用7.0 mL浓硝酸作为消解ABS塑料样品的试剂.

2.3.2 过氧化氢用量对消解效果的影响 为了完全破坏塑料复杂的有机基体，必须加入强氧化剂，选择过氧化氢并对其用量进行考查，过氧化氢用量对ABS塑料消解效果的影响见图3，由图3可知，加入1.5 mL过氧化氢可将ABS塑料样品消解完全.

图2 浓硝酸用量对消解效果的影响

图3过氧化氢用量对消解效果的影响

2.3.3 功率-时间消解程序的设置 为了使样品完全消解，分别对微波消解功率和消解时间进行了探讨，实验结果表明，对于ABS塑料样品，加入浓硝酸和过氧化氢的量按表2的消解程序即可获得较好的消解效果.

2.4 仪器分析谱线的选择ICP-AES仪器中铅有3个分析波长可以选择，同时选择铅的3个波长和砷、铁、铝、锌、铜、钴、锰、镍等元素的标准溶液混合进行测试，得到相应的扫描峰形图，计算机联用贮存这些图谱，并可将它们同时显示，如图4.从所示的谱线及背景的轮廓和强度值进行比较，根据干扰情况，选择强度大、峰形好、干扰少的谱线为分析线，因此本方法选择220.353 nm为分析谱线.

图4 铅干扰图谱

2.5 仪器工作条件的选择

2.5.1 功率的影响 固定其他参数，由0.85～1.50 kW改变功率观察检测情况，从实验结果可知大多数元素随功率的增加谱线强度增加，但功率增大到一定程度后信背比反而下降，功率太低，影响待测元素的激发，功率太大，能源消耗大，同时也易烧毁炬管.综合考虑选1.20 kW较合适.

2.5.2 载气流量 对大多数待测元素而言，载气流量对谱线强度的影响并不明显.随着辅助气流量的增大，各待测元素谱线强度均有下降的趋势.故选择氩辅助气流量为0.7 L/min最有利.

2.5.3 冷却气流量的影响 从实验结果可知冷却气流量过低，火焰不稳定，且容易烧毁炬管，冷却气流量过大，火焰不稳定，仪器容易熄火和浪费气体，因此选择0.6 L/min较合适.

2.6 实验方法检出限按照优化的样品测定方法测定试剂空白，平行测定7次，以其测定结果标准偏差的3倍计算仪器检出限，铅的仪器检出限为0.029 4μg/mL，依据称样量和样品最终定容体积计算本方法检测限可达到7.35mg/kg.结果如表3.

表3 方法检测限

2.7 精密度和回收率称取200mg已剪好的样品8份，精确至0.1mg，一份不加标液，另外7份加入铅标准溶液100μg/mL各0.5mL.消解后定容在50mL的容量瓶，按分析步骤进行分析测试7次，计算该方法的加标回收率以及相对标准偏差(RSD)，如表4.

表4 检测方法精密度和加标回收率

3 结论

采用微波消解ICP-AES法测定ABS塑料中铅的含量为297.5mg/kg.实验中仪器检出限为0.029 4μg/mL，方法的检测限为7.35mg/kg，相对标准偏差(RSD)为3.53%，回收率在88.0%至107.0%之间.该方法样品用量少，溶样周期短，测试结果令人满意，适用于ABS塑料中铅含量的快速测定，并为塑料中铅含量的检测方法标准提供案例参考.

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