沈新星

摘 要：本次實(shí)驗(yàn)采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS），使用石墨消解儀消解濾膜，探討消解溫度對(duì)同時(shí)測(cè)定鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、砷、硒、鎘、銻、鉛的影響。結(jié)果表明：在160 ℃時(shí)消解是同時(shí)測(cè)定鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、砷、硒、鎘、銻、鉛的最佳條件。

關(guān)鍵詞：石墨消解儀;電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）;微孔濾膜

Abstract： In this experiment， inductively coupled plasma mass spectrometry （ICP-MS） was used to digest the membrane with graphite digester， and the influence of digestion temperature on the simultaneous determination of chromium， manganese， iron， nickel， copper， zinc， arsenic， selenium， cadmium， antimony and lead was discussed. The results show that digestion at 160 ℃ is the best condition for the simultaneous determination of Cr， Mn， Fe， Ni， Cu， Zn， As， Se， Cd， Sb and Pb.

Keywords： graphite digester;ICP-MS;microporous membrane

隨著科技的進(jìn)步，人類的生活越來(lái)越便利，然而工業(yè)的發(fā)展也帶來(lái)了一定程度的污染。目前，國(guó)內(nèi)測(cè)定工作場(chǎng)所空氣中金屬及其化合物的最新方法依據(jù)為《工作場(chǎng)所空氣有毒物質(zhì)測(cè)定》（GBZ/T 300.1—2017）。其中，鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、砷、硒、鎘、銻、鉛等元素都是用微孔濾膜采集，然而沒(méi)有關(guān)于石墨消解—ICP-MS法同時(shí)測(cè)定這些元素的標(biāo)準(zhǔn)。與原子吸收法相比，電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）在測(cè)定多個(gè)元素時(shí)具有快速、簡(jiǎn)便性的特點(diǎn)[1]。電熱板消解法雖然設(shè)備價(jià)格低廉，但消解時(shí)間長(zhǎng)，而且存在加熱過(guò)程中燒杯受熱不均勻及需要人員看守的缺點(diǎn)[2]。石墨消解法相較于傳統(tǒng)的加熱設(shè)備如電熱板、電爐等，溫控精度高，樣品受熱更均勻，樣品消解程度更統(tǒng)一[3]。微波消解法雖然有溶出重金屬更徹底、污染少及重復(fù)性好的優(yōu)點(diǎn)[4]，但價(jià)格相對(duì)較貴。因此，本次實(shí)驗(yàn)采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS），使用石墨消解儀消解濾膜，探討同時(shí)測(cè)定時(shí)消解溫度對(duì)結(jié)果的影響，從而為測(cè)定工作場(chǎng)所空氣中有毒物質(zhì)提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及耗材

使用的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀由賽默飛世爾科技公司生產(chǎn)，型號(hào)ICAP-RQ;微孔濾膜，孔徑0.8 mm，直徑40 mm，由鹽城天悅儀器儀表有限公司生產(chǎn);石墨消解儀，南京瑞尼克科技開(kāi)發(fā)有限公司生產(chǎn);聚四氟乙烯消解管，使用前須用5%硝酸浸泡24 h;25 mL具塞刻度試管，使用前須用5%硝酸浸泡24 h。

1.2 試劑

超純水：使用的超純水經(jīng)上海和泰儀器有限公司生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)室純水系統(tǒng)凈化，電阻率為18.2 MΩ·cm。

消解液：1體積高氯酸（[ρ20]=1.67 g/mL）與9體積硝酸（[ρ20]=1.42 g/mL）混合。其中高氯酸為國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)的優(yōu)級(jí)純，硝酸為蘇州晶瑞化學(xué)股份有限公司生產(chǎn)的UP級(jí)硝酸。

調(diào)諧液：賽默飛世爾科技公司1.0 μg/L的Ba、Bi、Ce、Co、In、Li、U混合調(diào)諧液，介質(zhì)為2%硝酸+0.5%鹽酸。

內(nèi)標(biāo)：20 μg/L Bi、Ho、In、Li6、Rh、Sc、Tb、Y混合溶液。

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心生產(chǎn)的多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，國(guó)家編號(hào)：GNM-M25213-2013。

質(zhì)控：①混合質(zhì)控，由國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心生產(chǎn)，編號(hào)為GBQC 21-0019，唯一標(biāo)識(shí)為19DA010;②水質(zhì)鐵：由生態(tài)環(huán)境部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所生產(chǎn)，編號(hào)為GSB 07-1188-2000，批號(hào)為202431。

硝酸-鹽酸混合溶液（2%硝酸+0.5%鹽酸）：鹽酸為蘇州晶瑞化學(xué)股份有限公司生產(chǎn)的UP級(jí)鹽酸。

1.3 實(shí)驗(yàn)參數(shù)

實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表1所示。

1.4 實(shí)驗(yàn)步驟

1.4.1 樣品處理。樣品處理步驟如下：①將10片微孔濾膜分別放入10支消解管中;②用硝酸-鹽酸混合溶液（2%硝酸+0.5%鹽酸）稀釋混合標(biāo)準(zhǔn)溶液至2 000 μg/L;③取1.0 mL稀釋后的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液滴入放有微孔濾膜的消解管中，滴加5支，剩余作空白樣;④將5 mL消解液加入消解管中，蓋上消解管蓋;⑤在石墨消解儀上160 ℃左右緩緩消解（需在通風(fēng)柜中），至溶液無(wú)色透明近干為止，取下冷卻后，用硝酸-鹽酸混合溶液（2%硝酸+0.5%鹽酸）將殘液定量轉(zhuǎn)移入25 mL具塞刻度試管中，并稀釋定容至25.0 mL，樣品溶液供測(cè)定。⑥重復(fù)①至④步驟，分別在180 ℃和200 ℃消解，共30支。

1.4.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線制備。第一，使用調(diào)諧液將儀器自動(dòng)調(diào)諧至最佳狀態(tài);第二，將混合標(biāo)準(zhǔn)溶液用硝酸-鹽酸混合溶液（2%硝酸+0.5%鹽酸）分別稀釋至5.00、10.0、20.0、40.0、100、200 μg/L，以Bi、Ho、In、Li6、Rh、Sc、Tb、Y（20 μg/L）為內(nèi)標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，重復(fù)次數(shù)為3次，各元素曲線線性相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表2。

此次實(shí)驗(yàn)分2天進(jìn)行，從表2可以看出，各元素的校準(zhǔn)方程線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.999，滿足測(cè)定要求。

1.4.3 樣品測(cè)定。用測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線的操作條件測(cè)定樣品溶液和空白溶液，重復(fù)次數(shù)為3次。

1.4.4 質(zhì)控樣測(cè)定。用測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線的操作條件測(cè)定質(zhì)控樣。數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

從表3可以看出，各元素的質(zhì)控值均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，校準(zhǔn)方程符合要求。

2 結(jié)果與討論

回收率如表4所示。本次實(shí)驗(yàn)選擇的溫度從160 ℃開(kāi)始，因?yàn)?60 ℃以下消解液蒸發(fā)較慢，消解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。此次購(gòu)買(mǎi)的微孔濾膜每片的金屬含量略有差異，并且含量少，160 ℃和200 ℃消解的是同一盒，180 ℃消解的是另一盒，故無(wú)法直接用濾膜中金屬含量來(lái)體現(xiàn)溫度對(duì)消解結(jié)果的影響。由于難以采集工作場(chǎng)所空氣使濾膜中所有金屬含量相同，為了作對(duì)比分析，所以此次實(shí)驗(yàn)在濾膜中每種元素加入2 μg是為了模擬采樣后的濾膜。由表4可得，在160 ℃時(shí)各元素回收率均在98%～103%，滿足分析要求。

3次測(cè)定各溫度下加標(biāo)樣品相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差如表5所示。由表5可得，在160 ℃時(shí)精密度為1.17%～4.82%，說(shuō)明樣品在消解和測(cè)定過(guò)程中平行性較好，是同時(shí)測(cè)定鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、砷、硒、鎘、銻、鉛的最佳條件。160 ℃以上會(huì)對(duì)鉻和銻回收率產(chǎn)生影響，不符合同時(shí)測(cè)定的要求。但是，160 ℃時(shí)消解速度較慢，較200 ℃慢1.5 h左右，而200 ℃時(shí)錳、鐵、鎳、銅、鋅、砷、硒、鎘、鉛的回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差與160 ℃時(shí)相近，若不測(cè)鉻、銻，可升高消解溫度，提升工作效率。

3 結(jié)論

此次微孔濾膜中鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、砷、硒、鎘、銻、鉛的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，以硝酸-高氯酸（9∶1）混合酸為消解液，石墨消解儀在160 ℃消解，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定，方法簡(jiǎn)便高效，是用于同時(shí)測(cè)定微孔濾膜中鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、砷、硒、鎘、銻、鉛的較快的方法，適用于工作場(chǎng)所空氣有毒物質(zhì)測(cè)定。

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