关于塑料原料中有害重金属铅、镉、汞的测定简析-尊龙凯时ag旗舰厅官网

由于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,目前它已成为各行业不可缺少的一类重要材料。塑料制品在食品包装、饮水管材、儿童玩具、医疗器材等方面已广泛使用,由于与人体有接触,因而要求这些制品是无毒或低毒的。但是塑料中的各种添加剂如增塑剂、稳定剂、填充剂、着色剂、抗氧剂等都具有不同程度的毒性,而它们可能被水质或油质的食物所带出,然后进入人体。

目前我国仅有以聚乙烯(ｐｅ)为原料的食具、包装容器及食品工业用具的成型品卫生标准ｇｂ/ｔ5009.60-1995,该方法仅规定了将ｐｅ成型品以4%乙酸浸泡2ｈ,其溶出铅量不得大于1ｍｇ/ｌ,尚无有关塑料原料的卫生标准要求。因原料是一切成品的基础,因此有必要对塑料原料中涉及到的有害物质指标进行研究。笔者对与日常生活及安全卫生密切相关的塑料原料如ｐｅ、聚丙烯(ｐｐ)、聚苯乙烯(ｐｓ)、聚氯乙烯(ｐｖｃ)、(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ａｂｓ)等中铅、镉和汞的测定方法进行了初步的研究。采用微波消解为前处理手段,以磷酸二氢铵为基体改进剂,用石墨炉原子吸收法测定铅、镉;用流动注射-氢化物发生-原子吸收法测定汞,方法简便,测定结果准确。

1实验部分

1.1主要仪器与试剂

原子吸收分光光度计:ｐｅ3110型,附带ａｓ-60型自动进样器、ｈｇａ-600型石墨炉,美国ｐｅ公司;铅、镉空心阴极灯,汞高强度无极放电灯:美国ｐｅ公司;ｐｅ平台石墨管:北京理宝科学器材有限公司;微波溶样系统:ｍｌｓ-1200型,意大利ｍｉｌｅｓｔｏｎ公司;流动注射-氢化物发生器:ｗｈｇ-102ａ2型,北京翰时科学仪器制作所;硼氢化钾(ｋｂｈ4)溶液:15ｇ/ｌ。称取ｋｂｈ4(纯度约为96%)1.5ｇ、氢氧化钠0.3ｇ,一同倒入ｐｅ塑料瓶中,加100ｍｌ蒸馏水溶解,有效期为一周,不可用玻璃容器;铅、镉、汞标准溶液:1ｍｇ/ｍｌ,国家标准物质研究中心。使用时稀释到适宜浓度;硝酸、过氧化氢、硫酸:均为优级纯;磷酸二氢铵溶液:50ｍｇ/ｍｌ。将5.0ｇ磷酸二氢铵溶于水中并定溶至100ｍｌ;实验用水为二次去离子水。

1.2实验方法

(1)方法1准确称取0.5ｇ塑料样品(精确至0.001ｇ),置于微波消解用聚四氟乙烯压力罐中,加入8.0ｍｌ浓硝酸、1.0ｍｌ过氧化氢,将压力罐加盖好保护套,然后放入微波消解装置中进行微波消解,待消解程序(见表3)结束并冷却后,将罐内消解液转移至50ｍｌ容量瓶中,用二次去离子水定容。用石墨炉原子吸收法测定铅、镉,用流动注射-氢化物发生-原子吸收法测定汞。同时做空白试验。

(2)方法2准确称取0.5ｇ塑料样品(精确至0.001ｇ),置于微波消解用的聚四氟乙烯压力罐中,加入3.0ｍｌ浓硫酸,将压力罐加盖好保护套,在功率300ｗ的条件下消解5ｍｉｎ,冷却后打开消解装置,加入3.0ｍｌ浓硝酸、1.0ｍｌ过氧化氢,待消解程序(见表4)结束并冷却后,将罐内消解液转移至50ｍｌ容量瓶中,用二次去离子水定容。用石墨炉原子吸收法测定铅、镉,用流动注射-氢化物发生-原子吸收法测定汞。同时做空白试验。

1.3标准工作曲线的绘制

1.3.1铅、镉标准工作曲线的绘制

分别配制50μｇ/ｌ和20μｇ/ｌ的铅、镉标准溶液,各取20μｌ,以4μｌ50ｍｇ/ｍｌ磷酸二氢铵溶液作基体改进剂,采用自动进样器自动稀释,在选定的仪器工作条件下测定其吸收峰面积,绘制标准工作曲线。

1.3.2汞标准工作曲线的绘制

配制100μｇ/ｌ的汞标准溶液,分别移取0、1.00、2.00、5.00、10.00、20.00、50.00ｍｌ于100ｍｌ容量瓶中,用0.5%硫酸定容,用流动注射-氢化物发生-原子吸收法测定其吸收峰面积,绘制标准工作曲线。

2.结果与讨论

2.1溶样条件的选择

2.1.1功率-时间消解程序的设置

以样品完全溶解,消解液无色、澄清(或略带黄色)为消解完全,考察消解功率、时间对消解效果的影响。分别采用不同的加热功率-时间消解程序进行多次试验,发现在低功率下样品难以消解完全,消解液为浊黄色液体;而高功率下长时间加热则会引起酸气泄露。结果表明,对于ｐｅ、ｐｐ、ｐｓ、ｐｖｃ等塑料样品,采用如表3所示的消解程序,可得到良好的消解效果。而对于ａｂｓ等较难消解的塑料样品,应先加入浓硫酸进行初步消解,然后采用如表4所示的程序进一步消解。

　　2.1.2浓硝酸用量对消解效果的影响

　　采用微波消解装置消解ｐｅ、ｐｐ、ｐｓ、ｐｖｃ等塑料样品,分别加入5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0ｍｌ浓硝酸及1.0ｍｌ过氧化氢对样品进行消解,对ｐｅ样品部分消解效果见表5。由表5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8.0ｍｌ浓硝酸作为消解ｐｅ、ｐｐ、ｐｓ、ｐｖｃ等塑料样品的试剂。对于ａｂｓ等较难消解的塑料样品,先加入3.0ｍｌ浓硫酸进行初步消解,然后加入3.0ｍｌ浓硝酸和1.0ｍｌ过氧化氢进行消解,可得到良好的消解效果。

2.1.3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ｐｅ消解效果的影响见表6。由表6可知,加入1.0ｍｌ过氧化氢可把ｐｅ样品消解完全。试验中消解其它几种样品时过氧化氢用量也选为1.0ｍｌ。

2.2铅、镉测定条件的选择

2.2.1基体改进剂的选择

分别选择磷酸二氢铵、硝酸铵、硝酸镁作基体改进剂,进行试验比较。发现磷酸二氢铵的效果最好。当进样20μｌ时加入4μｌ50ｍｇ/ｍｌ的磷酸二氢铵溶液可达到最佳效果,能将铅的灰化温度由500℃提高至800℃,将镉的灰化温度由300℃提高到850℃。

　　2.2.2灰化温度和原子化温度的选择

　　以50ｍｇ/ｍｌ磷酸二氢铵溶液为基体改进剂,铅在灰化温度为800℃时,有最高的吸收值;镉在灰化温度为850℃时,有最高的吸收值。铅、镉最佳原子化温度分别为1900℃和1700℃。

2.3汞测定条件的选择

2.3.1载气流量的确定

被测元素汞与ｋｂｈ4反应后生成的气态化合物是由载气携带至原子化器的,因此载气流量对样品的检出信号具有重要作用。较小的载气流量有利于信号强度的增强,流量过大,会稀释汞原子的浓度,降低灵敏度;但载气流量过小,信号不稳定。测汞时载气流量选定为100ｍｌ/ｍｉｎ。

2.3.2ｋｂｈ4浓度的影响

汞的原子吸收强度在低浓度ｋｂｈ4(0.5～3.0ｇ/ｌ)时比较高,且信号强度变化不大,而ｋｂｈ4浓度进一步提高将导致检出信号下降,这是由于汞并不生成氢化物,它仅需要被还原成气态的汞,并由载气带到原子化器进行原子化,故不需要过多的ｋｂｈ4,过多的ｋｂｈ4将产生大量氢气,反而会稀释汞的浓度。测汞时ｋｂｈ4浓度宜选择为0.5ｇ/ｌ。

2.3.3溶液的酸度

生成气态化合物的反应需要有适宜的酸度,当盐酸浓度在4%～20%范围内对被测溶液的检出信号影响不大,当盐酸浓度低于4%时,则结果显著偏低。测汞时盐酸浓度选择为10%。

2.4标准

工作曲线、检出限在优化的工作条件下,铅、镉、汞浓度分别在0～50、0～10、0～50μｇ/ｌ范围内与吸光度呈良好线性关系,其线性回归方程、相关系数分别为:铅:ｙ=0.0086ｘ,ｒ=0.9969镉:ｙ=0.0893ｘ,ｒ=0.9997汞:ｙ=0.0044ｘ,ｒ=0.9998测定铅的检出限为4.5×10-11ｇ,镉的检出限为3.7×10-12ｇ,汞的检出限为0.64μｇ/ｋｇ。