ICP—AES法測定日用陶瓷浸出液中稀土元素

蔣小良　陳瓊　蘭麗麗　鐘月香　蘇淑壇

摘要：建立了電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定日用陶瓷浸出液中鑭、鈰、鐠、釹、釔等5種稀土元素總量的分析方法。選取Rh作為內(nèi)標(biāo)元素消除非質(zhì)譜干擾，在優(yōu)化后儀器工作條件，測定5種稀土元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)均大于0.9992，各元素的方法檢出限在0.005～0.085ug/L，加標(biāo)回收率在94.7～102.7%，精密度小于2.7%。

關(guān)健詞：電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜質(zhì)譜法；日用陶瓷；浸出液；稀土元素

1引言

稀土在日用陶瓷中的應(yīng)用，以其在陶瓷色料中的應(yīng)用最早，早在20世紀(jì)50年代，稀土氧化物就被廣泛地運用到陶瓷顏料生產(chǎn)中，稀土元素鈰、鐠、釹、釔、鑭等氧化物起著色、助色、穩(wěn)色等作用，加入到陶瓷色料中，具有色相沉著鮮艷、穩(wěn)定、耐高溫性能好、遮蓋力強(qiáng)、呈色均勻等特點，能很好地提高色釉料的產(chǎn)品質(zhì)量，增加花色品種，可用于陶瓷制品的釉上彩、釉下彩、瓷器色釉和精陶色釉之中。在陶瓷釉料中加入稀土元素后，釉料的工藝性能會有較好的改善，成瓷后釉的白度、顯微硬度、機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和光澤度等性能指標(biāo)都明顯提高，特別是光澤度的改善更為顯著，能產(chǎn)生出豐富多彩的顏色，顏色特別純凈、鮮艷，并且光透性強(qiáng)。稀土元素是稀有元素的一類，其化學(xué)性質(zhì)很強(qiáng)，能形成極為穩(wěn)定的氧化物、鹵化物、硫化物等，可改善陶瓷材料的潤濕性能、降低熔點，是優(yōu)良的陶瓷色釉用原料。

王斌等等研究建立了電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定了陶瓷色釉料中15種稀土元素總量的檢測方法，賀鵬等研究建立了ICP-MS法測定與食品接觸的陶瓷制品中鈾和釷遷移量，尚未發(fā)現(xiàn)測定日用陶瓷浸出液中鈰、鐠、釹、釔、鑭的研究報道。目前，日用陶瓷浸出液中鉛、鎘等元素是研究熱點，張萍研究了采用ICP-AES測定陶瓷器皿中微量溶出鉛、鎘，韋新紅等舊研究了ICP-MS法快速測定陶瓷制品浸泡液中9種元素。

2實驗部分

2.1儀器與試劑

中階梯光柵——交叉色譜全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀（Oprima 7300V，美國PerkinElmer公司）；超純水系統(tǒng)（svnery UV，美國Millipore公司）；電子天平（TB-215D，美國丹佛公司）。

鑭、鈰、鐠、釹、釔混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：100 mg/L（國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院），日用陶瓷：由本地日用陶瓷企業(yè)提供；冰醋酸為優(yōu)級純，廣州化學(xué)試劑廠。

4%醋酸溶液：準(zhǔn)確移取4 m1冰醋酸到1000 ml容量瓶中，用水定容至刻度，搖勻，靜置，臨用前配制。

實驗中所用器皿均經(jīng)20%HNO3溶液浸泡24 h，依次用自來水、蒸餾水、去離子水沖洗干凈，再用超純水沖洗，晾干備用，實驗用水為超純水，電阻率18.2 MΩ·cm。

2.2儀器工作條件

ICP-AES主要工作參數(shù)：RF射頻功率：1300 w；等離子體流量：15 L/min；輔助氣流量：0.20 L/min；泵速：15rpm；霧化氣流量：0.85 L/min；試樣流量：1.50 mL/min；循環(huán)次數(shù)：3次；沖洗時間：5 s；讀數(shù)延遲：35 s；數(shù)據(jù)采集積分時間：1～5 s，自動積分。元素的分析波長為：Cr220.353 nm，Co 214.440 nm和Ba 233.516 nm。

2.3實驗方法

取待測日用陶瓷樣品，用弱堿性洗滌劑洗滌干凈，用自來水反復(fù)沖洗，再用蒸餾水漂洗干凈，自然晾干。按國標(biāo)要求，加入4%醋酸溶液至距上口邊沿1 cm處，用保鮮膜蓋好。在（22±2）℃條件下浸泡24 h后，準(zhǔn)確移取10mL浸泡液到25 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，靜置，然后用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀進(jìn)行分析。

3結(jié)果與討論

3.1元素分析波長的選擇

由于稀土元素眾多，而且每種元素譜線波長相近，容易造成譜線干擾，為了確定該方法是理想的稀土元素分析譜線，實驗采用樣品加標(biāo)回收，觀察每種稀土元素的干擾情況，以回收率最好，元素峰形最佳為基準(zhǔn)，確定5種稀土元素的最適合的分析波長見表1。

3.2校準(zhǔn)曲線和方法檢出限

將鑭、鈰、鐠、釹、釔混合標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級稀釋成質(zhì)量濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0和10.0ug/L幾的混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，按照優(yōu)化后儀器工作條件，依次進(jìn)行分析，以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)（x），對應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)（v）繪制校準(zhǔn)工作曲線，并進(jìn)行線性回歸。根據(jù)國際理論和化學(xué)聯(lián)合會的規(guī)定，測定11次平行基體空白的標(biāo)準(zhǔn)偏差，3倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差為各元素的方法檢出限。線性范圍、線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)及方法檢出限見表2。由表2可見，5種稀土元素在質(zhì)量濃度為0～10 ug/L范圍內(nèi)，均呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均大于0.9996，5種稀土元素的檢出限均小于0.075 ug/L。

3.3方法的回收率和精密度

按照2-3試驗方法，分別選擇日用陶瓷樣品：大碗和杯進(jìn)行加標(biāo)回收率實驗，選取單元素加標(biāo)水平為1 ug/L和5 ug/L，實驗結(jié)果見表3。計算稀土元素總量加標(biāo)回收率在94.7～102.7%之間，同時進(jìn)行6次平行測試，計算方法的精密度在1.6～2.7%之間。

3.4樣品分析

隨機(jī)選擇本地區(qū)日用陶瓷廠生產(chǎn)的4種類型日用陶瓷產(chǎn)品，在優(yōu)化的試驗條件下，測試樣品中5種稀土元素溶出量，實驗結(jié)果見表4。

4結(jié)論

建立了電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定日用陶瓷中鑭、鈰、鐠、釹、釔等5種稀土元素溶出量的分析方法，各元素在質(zhì)量濃度范圍為0～10ug/L范圍內(nèi)，均呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均大于0.9996，檢出限均小于0.075ug/L。方法加標(biāo)回收率在94.7～102.7%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于2.7%，并用于實際樣品測試。該方法操作簡單快速、檢出限低、重復(fù)性好、回收率高，能夠滿足實際工作的需要。