石墨爐原子吸收光譜法測定日用陶瓷中鉛、鎘、鈷的溶出量

蔣小良，鄧小文，衛佳歡，吳茵琪，蘇淑壇，鐘月香，易碧華

石墨爐原子吸收光譜法測定日用陶瓷中鉛、鎘、鈷的溶出量

蔣小良1，鄧小文2，衛佳歡3，吳茵琪1，蘇淑壇1，鐘月香1，易碧華1

(1． 江門出入境檢驗檢疫局，廣東 江門 529000；2． 增城出入境檢驗檢疫局，廣東 增城 511300；3． 廣州出入境檢驗檢疫局，廣東 廣州 510000)

提出了石墨爐原子吸收光譜法測定日用陶瓷中鉛、鎘、鈷溶出量的分析方法。日用陶瓷樣品經4%醋酸溶液浸泡過夜，取浸泡液測試，以磷酸二氫銨-鉬酸銨為基體改進劑，直接進樣石墨爐原子吸收光譜法測定。在選定的最優測試條件下，鉛、鎘、鈷分別在質量濃度為5-80 μg ? L-1，5-80μg ? L-1及5-60 μg ? L-1范圍內呈線性關系，相關系數均大于0．998，方法的檢出限分別為0．65，0．55和0．45 μg ? L-1。樣品加標回收率為96．8%-104．8%，相對標準偏差小于2．4 %。該方法具有靈敏度高和準確度高等優點，適合于日用陶瓷中鉛、鎘、鈷溶出量的同時測定。

石墨爐原子吸收光譜法；日用陶瓷；鉛；鎘；鈷；溶出量

0 引 言

日用陶瓷重金屬溶出量是涉及安全衛生的重點檢驗項目，其指標受到世界各國的高度關注[1]。一直以來，出口陶瓷產品主要以鉛鎘溶出量檢測為主[2]。近幾年來，德國、意大利、奧地利等國家對日用陶瓷的鈷等重金屬溶出量相繼提出限量要求，使我國出口日用陶瓷因鈷等重金屬溶出量超標屢次受到通報，對我國日用陶瓷出口帶來較大影響。目前，日用陶瓷中鈷溶出量的檢測還沒有引起足夠的重視，如果不及時加強對日用陶瓷鈷溶出量的研究和控制，將會嚴重影響國內出口陶瓷行業及相關產業。

鈷溶出量作為日用陶瓷的新控制指標，國內外的研究較少。醫藥衛生的研究表明，鈷是人體不可或缺的元素，其對血液中紅細胞的成熟具有重要的意義。但是，類似于日用陶瓷中溶出的無機鈷、鋇等重金屬鹽卻具有較大的毒性，過多的鈷、鋇等重金屬鹽可以引起甲狀腺腫大、進行性的心力衰竭等嚴重的疾病。鈷在陶瓷行業是繼鉛、鎘又是一個廣為應用的顏料原料。

目前日用陶瓷中鉛、鎘、鈷等重金屬溶出量分析的方法主要有：電感耦合等離子體原子發射光譜法[3]、電感耦合等離子體原子發射光譜質譜法[4]、原子吸收光譜法[5,6]、氫化物發生-原子熒光光譜法[7]等。本文研究了石墨爐原子吸收光譜法同時測定日用陶瓷中鉛、鎘、鈷溶出量，著重研究了基體改進劑和酸度對測試的影響，選擇了石墨爐最佳的灰化溫度和原子化溫度，對該方法的準確性及有效性進行了系統試驗研究。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

AA-800火焰/石墨爐全自動切換原子吸收光譜儀，帶AS800型自動進樣器(美國 PerkinElmer公司)，鉛、鎘、鈷空心陰極燈(美國 PerkinElmer公司)，THFA石墨管(美國 PerkinElmer公司)，EH20B微控數顯電熱板(北京萊伯泰科儀器有限公司)，Synery UV 超純水系統(美國Millipore公司)。

鉛、鎘、鈷單標標準溶液：1000 mg/L(國家標準物質中心)，冰醋酸(分析純，廣州化學試劑廠)，硝酸鎳(分析純，廣州化學試劑廠)，硝酸鎂(分析純，丹東中和化工廠），鉬酸銨(分析純，洛陽市化學試劑廠)，磷酸氫二銨(分析純，天津市永大化學試劑開發中心)。

4%(體積分數)乙酸：量取冰乙酸40 mL，用水稀釋至1000 mL。

所有用到的玻璃器皿在使用前均用15%硝酸浸泡24小時后，用超純水沖洗干凈后自然晾干，所用水均為超純水。

1.2 儀器工作條件

石墨爐原子吸收光譜儀工作條件見表1。

石墨爐升溫程序采用斜坡升溫方式：干燥溫度為120 ℃，斜坡升溫時間為5 s，保持20 s；鉛灰化溫度300-650 ℃，鎘灰化溫度300-500 ℃，鈷灰化溫度300-1000 ℃，斜坡升溫時間均為10 s，保持15 s；鉛、鎘、鈷原子化溫度分別為1800 ℃、1650 ℃和2100 ℃，保持時間均為10 s；鉛、鎘、鈷凈化溫度分別為2500 ℃、2600 ℃和2400 ℃，升溫時間為1 s，保持3 s。

大扁杏，富含大量的脂肪、蛋白質、糖分以及人體所需要的磷、鈣、鉀、鐵等物質。既可生食，亦可制成杏仁霜、杏仁露等多種風味獨特的食品和飲料。榆陽僅東南山區就有大扁杏產業基地10多萬畝，均處于盛果期，大扁杏畝產杏仁50斤上下，是農業產業開發、產業鏈增值的最好事例。

1.3 樣品前處理

按國標GB/T3534-2002[8]的要求, 取廣東某日用陶瓷企業的系列盤、小杯、碟等日用陶瓷樣品，每批樣品取六件成品，先用肥皂水洗刷試樣表面污物，然后用自來水沖洗干凈,再用超純水淋洗，晾干。加入φ=4%(體積分數，下同)的乙酸至離口沿5 mm處。在22±2 ℃室溫條件下，避光浸泡24h±20 min。然后，移取上述試樣浸泡液5 mL到10 mL容量瓶中，再加入1 mL磷酸二氫銨-鉬酸銨基體改進劑溶液，用水定容至刻度，搖勻靜置，在選定的條件下用石墨爐原子吸收光譜儀測試，進塞曼扣背景，以吸收峰面積信號進行定量分析，同時按上述操作步驟做試劑空白。

2 結果與討論

2.1 基體改進劑的選擇

石墨爐原子吸收光譜法測定過程主要包括干燥、灰化和原子化3個階段，其中在灰化和原子化階段會發生基體干擾。基體改進劑作用是提高被測物的熱穩定性，使被測元素能夠在較高的灰化溫度下不會損失。因此選擇合適的基體改進劑可以明顯提高樣品的灰化效率和待測元素的原子化效率。試驗了10 g ? L-1的磷酸氫二銨-鉬酸銨溶液、2．5 g ? L-1的硝酸鎂溶液和2．5 g ? L-1的硝酸鎳溶液等溶液作為基體改進劑，結果表明，硝酸鎂和硝酸鎳基體改進劑均可將灰。溫度提高至800 ℃，使用磷酸氫二銨-鉬酸銨混合溶液基體改進劑，可將灰化溫度提高至1000 ℃。資料表明，鉬酸銨的加入會提高灰化效率，是因為它可以使樣品中大部分雜質都變為鉬酸鹽，從而降低了干擾物質的氣化溫度，使之在灰化階段完全消失。所以本實驗選擇磷酸氫二銨-鉬酸銨混合溶液作為基體改進劑。

表1 儀器工作條件Tab.1 Working conditions of the instrument

2.2 石墨爐條件的選擇

在石墨爐原子吸收光譜法測試中，石墨爐升溫程序直接影響到樣品中鉛、鎘、鈷測定結果的穩定性，一般選擇干燥的溫度為110 ℃-130 ℃，保持10-20 s，可以克服樣品在石墨管中濺跳和趕酸。

灰化是石墨爐階梯升溫程序中的一個很重要的步驟，在被測元素不產生損失的前提下，最大程度地消除基體組分帶來的干擾。選定其他條件不變，采用磷酸二氫銨-鉬酸銨混合溶液作為基體改進劑，選擇灰化溫度為500 ℃、800 ℃、1000 ℃、1100 ℃和1200 ℃進行試驗測定鉛、鎘、鈷最佳灰化溫度，結果見表2。

由表2可見，鉛、鎘、鈷的最佳灰化溫度分別在600 ℃、800 ℃和1000 ℃左右，當灰化溫度高于或者低于最佳灰化溫度時，吸收峰面積均減小。

2.3 標準工作曲線

采用石墨爐原子吸收光譜儀配置的自動進樣器，將鉛、鎘、鈷標準溶液分別稀釋成0、10、20、30、40、50、60、80和100 μg?L-1的標準工作溶液系列。按照表1儀器工作條件及優化的石墨爐升溫程序條件下，由低濃度到高濃度依次順序測定標準工作溶液系列的吸收峰面積，分別以鉛、鎘、鈷的質量濃度為橫坐標，對應的吸收峰面積為縱坐標進行線性回歸，并以3倍信噪比計算方法的檢出限(3S/N)。線性范圍、線性回歸方程、相關系數和檢出限見表3。

2.4 回收率試驗和精密度

取3套鉛、鎘、鈷溶出量不同的日用陶瓷樣品，分別添加不同濃度的鉛、鎘、鈷標準溶液進行測定，結果見表4。并通過重復測定樣品7次來考察方法的精密度，結果見表4。

從表4結果可見，鉛、鎘、鈷的加標回收率在96．2%-104．1%之間，相對標準偏差小于3．2%，表明該方法完全滿足日用瓷中鉛、鎘、鈷的溶出量分析檢測的要求。

表2 灰化溫度對鉛、鎘、鈷吸收峰面積的影響Tab.2 Effect of pyrolysis temperature on Pb, Cd and Co determination

表3 線性方程、相關系數及檢出限Tab.3 Linear regression equation, correlation coeff i cients and detection limits

表4 回收率試驗和精密度結果Tab.4 Results of tests for recovery and precision

3 結 語

本文建立了石墨爐原子吸收光譜法測定日用陶瓷中鉛、鎘、鈷溶出量的檢測方法，選擇磷酸二氫銨-鉬酸銨混合溶液作為基體改進劑，并優化了石墨爐測試條件。樣品加標回收率在96．2%-104．1%之間，相對標準偏差小于3．2%。

[1] 周小琪． 淺談出口日用陶瓷檢驗工作與產品質量[J]． 化工管理, 2013, 22(11): 198: 199．

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[8]GB/T3534-2002日用陶瓷器鉛、鎘溶出量的測定方法[S]．

Determination of Lead, Cadmium and Cobalt in Leaching Solution Released from Domestic Ceramic by Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry

JIANG Xiaoliang1, DENG Xiaowen2, WEI Jiahuan3, WU Yinqi1, SU Shutan1, ZHONG Yuexiang1, YI Bihua1
(1. Jiangmen Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Jiangmen 529000, Guangdong, China;2. Zengcheng Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Zengcheng 511300, Guangdong, China; 3. Guangzhou Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Guangzhou 510000, Guangdong, China )

A method for the determination of lead, cadmium and cobalt in leaching solution released from domestic ceramic by graphite furnace atomic absorption spectrometry was developed. The samples were soaked by 4% acetic acid, and then the soaking solution was determined. Ammonium molybdate and diammonium hydrogen phosphate solutions were added as matrix modif i ers to the sample solution obtained. Under the optimized experimental conditions, linear relationships between the absorbance and mass concentration values of the 3 elements were obtained in the ranges within 5 to 80 μg ? L-1for lead and cadmium, within 5 to 60 μg ? L-1for cobalt, which the linear correlation coefficient was over 0.998, and the values of the detection limit obtained were 0.65, 0.55 and 0.45 μg ? L-1respectively. The recoveries range was 96.8%-104.8%, with the relative standard deviation (RSD) below 2.4 %. The method is accurate and sensitive, and could satisfy completely the demand of the analysis of lead, cadmium and cobalt in leaching solution released from domestic ceramics.

graphite furnace atomic absorption spectrometry; domestic ceramics; lead; cadmium cobalt; leaching solution released

date:2017-01-10. Revised date: 2017-01-15

TQ174.73

A

1006-2874(2017)03-0036-04

10.13958/j.cnki.ztcg.2017.03.008

2017-01-10。

2017-01-15。

廣東檢驗檢疫局科技計劃項目(2016GDK48)；江門市科

Correspondent author:JIANG Xiaoliang, male, Master, Senior engineer.技計劃項目(20150030003810&2016030100360007399)。

E-mail:liang96@yeah.net

蔣小良，男，碩士，高級工程師。