石膏及石膏制品中鍶含量測定方法的研究

孟 昊,劉紹從,孫書軍

(1.中海油天津化工研究設計院,天津 300131;2.天津出入境檢驗檢疫局)

石膏及石膏制品中鍶含量測定方法的研究

孟 昊1,劉紹從2,孫書軍2

(1.中海油天津化工研究設計院,天津 300131;2.天津出入境檢驗檢疫局)

鍶是石膏及石膏制品中常見的雜質元素,鍶的同位素中鍶 85、鍶 89和鍶 90等都具有放射性且半衰期較長,對人體有較大危害。傳統的測定鍶含量方法不適宜石膏及石膏制品中鍶含量的測定;采用電感耦合等離子原子發射光譜 (ICP-AES)法來測定石膏及制品中鍶含量,具有快速、準確、重現性好的特點,符合檢驗檢疫行業要求。

石膏;鍶;電感耦合等離子原子發射光譜法

石膏的主要成分為二水硫酸鈣,石膏板以石膏為主要材料,廣泛應用于建筑行業。鍶是石膏及石膏制品中常見的雜質元素,鍶的同位素中鍶 85、鍶89和鍶 90等都具有放射性且半衰期較長。歐盟89/106/EEC號建筑指令,規定各種石膏板產品出口歐盟需要 CE認證,其中對放射性元素做了嚴格的限制。因此建立進出口石膏及石膏制品中鍶含量測定方法對于維護人民生命健康,減少石膏及石膏制品出口企業損失,應對國外對中國產品可能的信任危機具有重要意義。目前鍶的測試方法主要有EDTA絡和滴定法、同位素法[1-2]和原子吸收法[3-4]。絡和滴定法屬常量分析范疇,不適合殘留分析;同位素法一般用于鹽礦中多種放射性元素分析,樣品前處理繁瑣,而石膏及制品中所含放射性元素較少、水平較低,同位素法也不適合檢驗檢疫快速、準確檢測要求;原子吸收法用于微量鍶含量的測定,從基體和含量水平上看適合石膏及制品中鍶含量的測定。筆者采用電感耦合等離子原子發射光譜(ICP-AES)法來測定石膏及制品中鍶含量,具有快速、準確、重現性好的特點,符合檢驗檢疫行業要求。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器

本方法使用的儀器為美國Leeman公司的 Prodigy型電感耦合等離子原子發射光譜儀,經過試驗,優化了儀器參數,如表 1所列。關于譜線選擇,鍶的測定譜線有 4條,分別為 216.596,346.446,407.771,421.552 nm。通過試驗比較,216.596,407.771 nm處的干擾最小且儀器信號強度較高,所以推薦這兩條譜線為測定譜線。在確定了方法后,考察了方法的最小檢出限、回收率和標準曲線的線性相關系數。最小檢出限:測定空白溶液 10份,按照 3倍標準偏差計算,本方法檢出限為0.000 4%。

表 1 I CP-AES儀器參數和工作條件

1.2 主要試劑

硝酸溶液 (1.42 g/mL);鹽酸 (1+1);氫氟酸(1.14 g/mL);高氟酸 (1.14 g/mL);硫酸鈣 (分析純);鍶標準溶液 (500 mg/L)。

1.3 實驗方法

1.3.1 系列鍶標準溶液配制

分別稱取 0.500 0 g硫酸鈣作為基體,置于燒杯中,加入鹽酸 20 mL,加熱至沸騰,保持 10 min,冷卻,轉移至 100 mL容量瓶中。將鍶標準溶液移入上述容量瓶中,以水稀釋至刻度,使鍶元素質量濃度分別為 0,0.5,1.0,2.0,5.0 mg/L,混勻備用。

1.3.2 試樣

試樣粒度≤0.2 mm,于 100～105℃干燥 2 h,置于干燥器中冷卻至室溫。

1.3.3 標準曲線的繪制

設置儀器的最佳分析條件,調節儀器至最佳工作狀態,測定校準系列溶液中鍶元素在分析線處的光譜強度。以鍶的光譜強度為縱坐標,以鍶的質量濃度為橫坐標繪制校準曲線。

1.3.4 試樣處理

稱取約 0.5 g試樣,精確至 0.000 1 g。將試樣置于 250 mL聚四氟乙烯燒杯中,加入硝酸 10 mL,氫氟酸 10 mL,加熱至樣品完全溶解,加入高氯酸5 mL,加熱至高氯酸煙冒出,冷卻,稀釋,過濾,濾液轉移至 100 mL容量瓶中,以水定容,混勻。

1.3.5 空白溶液

稱取約 0.5 g(精確至 0.000 1 g)硫酸鈣代替試樣,按試樣處理步驟處理,配制空白溶液。

1.3.6 試樣的測定

按照實驗要求和儀器情況,設置儀器的最佳分析條件,調節儀器至最佳工作狀態,點燃等離子炬30 min后,測定空白溶液和試樣溶液中鍶元素的光譜強度,從校準曲線上計算出鍶元素的濃度。

1.3.7 結果計算

按下式計算鍶的質量分數:

式中:w為鍶的質量分數,%;ρx為從校準曲線上查得的試樣溶液中鍶的質量濃度,mg/L;ρ0為從校準曲線上查得的空白溶液中鍶的質量濃度,mg/L;V為試樣溶液的體積,mL;m為試樣的質量,g。

計算結果保留兩位有效數字。在重復性條件下獲得的兩次獨立結果的絕對差值不得超過算術平均值的 15%。在再現性條件下獲得的兩次獨立結果的絕對差值不得超過算術平均值的 20%。

2 結果與討論

在已知鍶含量的實際樣品中,定量添加鍶標準溶液,測定并計算方法的回收率為 97%～103%;本方法標準曲線的線性相關系數 r>0.999 8,結果表明這些參數符合微量鍶含量的定量分析要求。為了確定方法的重復性和再現性,選擇了 4種樣品分別做了實驗室內的重復性實驗和實驗室間的再現性實驗,參加協同實驗的有系統內實驗室 3家,社會權威實驗室 3家。

2.1 重復性實驗

選擇 4個鍶含量不同的石膏板樣品進行重復性實驗,每個樣品測定 12次,根據 GB/T 6379.2—2004標準[5]對此方法的重復性 r進行了計算,結果見表 2。

表 2 I CP-AES實驗室內數據

2.2 協同實驗

對 4個不同鍶含量的石膏制品分別進行實驗室間的協同試驗,參加的實驗室共有 6個,結果匯總后,按 GB/T 6379.2—2004標準[5]對此方法的再現性 R進行了計算,結果見表 3。

表 3 ICP-AES實驗室間數據

注:上標 1～6指實驗室 1～6的數據。

從表 2和表 3可以看出:1)重復性實驗的相對標準偏差范圍為 2.57%～7.36%,再現性實驗的相對標準偏差范圍為 3.2%～10.5%,結果表明在測試的含量范圍內,該方法的重復性和再現性符合定量分析的要求。2)上述方法具有快速、準確、重現性好的特點,符合檢驗檢疫行業要求。

[1] GB 11221～11223—2000 生物樣品灰中銫 -137、鍶 -90和鈾的分析方法[S].

[2] GB/T 17672—1999 巖石中鉛、鍶、釹同位素測定方法[S].

[3] GBZ/T 160.19—2004 工作場所空氣有毒物質測定鍶及其化合物[S].

[4] SN/T 1732.11—2006 煙花爆竹用焰火藥劑[S].

[5] GB/T 6379.2—2004 測量方法與結果的準確度[S].

Study on determ ination of strontium content in gypsum and gypsum products

Meng Hao1,Liu Shaocong2,Sun Shujun2
(1.CNOOC Tianjin Chem ical Research&Design Institute,Tianjin300131,China;2.Tianjin Eniry-Exit Inspection&Quarantine Bureau)

Strontium is a comman impurity element in gypsum and gypsum products.It does great harm on human body because its isotopes,such as Sr 85,Sr 89,and Sr 90,have a longer radioactive half-life.Traditionalmethod of determination of strontium content is not suitable for gypsum and gypsum products.Inductively coupled plas ma atomic emission spectrometry(ICP-AES)was used to determine strontium content in gypsum and gypsum products.This method is fast,accurate,and reproducible,which can meet the requriements of inspection and quarantine.

gypsum;strontium;inductively coupled plasma atomic emission spectrometry(I CP-AES)

TQ132.33

A

1006-4990(2010)01-0060-03

2009-07-21

孟昊 (1982— ),男,碩士研究生,工程師,主要從事化工分析和安全評價工作。

聯系方式:mlmane@163.com