石墨爐原子吸收光譜法測定醋纖絲束中的砷和鉛

李文璟，張修華，張勝華，沈 軍，曾 強(qiáng)，王 惠，梁 琴

(湖北中煙質(zhì)量控制檢測分析中心，湖北 武漢 430051)

近年來，隨著人們環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，食品、化工等行業(yè)輔助材料中重金屬殘留問題越來越受到重視。許多國家相繼規(guī)定了各種輔助材料中重金屬的最高限量。

醋酸纖維，又名醋片，可用于制造紡織品、片基、塑料制品等，應(yīng)用廣泛。但由于其生產(chǎn)過程中有害介質(zhì)多、流程長，致使醋酸纖維中含有一定量的砷和鉛[1]，砷可使人類致癌[2]，鉛是具有蓄積性的有毒元素，對人體毒害很大，會對神經(jīng)系統(tǒng)、造血器官和腎臟造成損害[3]。雖然王艷等[4]曾對醋酸纖維中的汞進(jìn)行了測定，但有關(guān)醋酸纖維絲束(醋纖絲束)中砷和鉛的標(biāo)準(zhǔn)測定方法尚未見報道。作者采用微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定醋纖絲束中砷和鉛的含量，旨在為建立這類材料中砷和鉛的標(biāo)準(zhǔn)分析方法提供參考。

1 實驗

1.1 材料、試劑與儀器

醋纖絲束，剪碎，混合均勻。

1 mg·mL-1砷標(biāo)準(zhǔn)儲備液、1 mg·mL-1鉛標(biāo)準(zhǔn)儲備液，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；65% HNO3(優(yōu)級純)；30% H2O2(優(yōu)級純)；99.999%氬氣，武漢明輝特種氣體有限公司；10 g·L-1磷酸二氫銨溶液；1 g·L-1硝酸鈀溶液；1 g·L-1硝酸鎂溶液；其它試劑均為分析純。

AAS300型原子吸收光譜儀，美國Perkin-Elmer有限公司；砷-無極放電燈、鉛-空心陰極燈，北京曙光明電子光源儀器有限公司；ETHOS1型微波消解儀，意大利Milestone公司；ED36型智能趕酸系統(tǒng)，北京萊博泰科儀器有限公司； ASW2型超純水系統(tǒng)，重慶艾科浦科技有限公司。

1.2 醋纖絲束樣品預(yù)處理

準(zhǔn)確稱取(0.2±0.001)g醋纖絲束樣品置于聚四氟乙烯溶樣杯中，加入5 mL 65% HNO3、2 mL 30% H2O2，充分混合后放入智能趕酸系統(tǒng)中100℃預(yù)加熱0.5 h，冷卻至室溫，放入消解罐，蓋上內(nèi)蓋，置于微波消解儀轉(zhuǎn)盤上，按設(shè)定程序(表1)進(jìn)行消解。

表1 醋纖絲束微波消解程序

消解完畢后取出，冷卻30 min，打開罐蓋，取出溶樣杯，用少量去離子水吹洗溶樣杯蓋子和杯壁，在智能趕酸系統(tǒng)上趕酸至約1～2 mL，冷卻，將溶液移入容量瓶中，用去離子水定容至25 mL，待測。同法進(jìn)行空白實驗。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

砷標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：取1 mL 1 mg·mL-1的砷標(biāo)準(zhǔn)儲備液至250 mL的容量瓶中，用1%的HNO3定容，得到4 mg·L-1的砷溶液。再取1 mL 4 mg·L-1的砷溶液至100 mL的容量瓶中，用1%的HNO3定容，得到40 μg·L-1的砷標(biāo)準(zhǔn)使用液，采用原子吸收儀自動稀釋，分別得到2 μg·L-1、4 μg·L-1、8 μg·L-1、10 μg·L-1、12 μg·L-1的砷標(biāo)準(zhǔn)溶液。

鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：取1 mL 1 mg·mL-1的鉛標(biāo)準(zhǔn)儲備液至1000 mL的容量瓶中，用1%的HNO3定容，得到1 mg·L-1的鉛溶液。再取5 mL 1 mg·L-1的鉛溶液至100 mL的容量瓶中，用1%的HNO3定容，得到50 μg·L-1的鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液，采用原子吸收儀自動稀釋，分別得到10 μg·L-1、20 μg·L-1、30 μg·L-1、40 μg·L-1、50 μg·L-1的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.4 方法

對微波消解液、基體改進(jìn)劑、灰化溫度等操作條件進(jìn)行探索，再按最終確定的原子吸收光譜儀測試條件對預(yù)處理后的醋纖絲束樣品中砷、鉛含量進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 操作條件的確定

2.1.1 微波消解液的選擇

樣品經(jīng)微波消解后應(yīng)為無色或淡黃色澄清透明液體，為防止待測元素的流失，考察了HNO3、HNO3-H2O2、HNO3-HClO3、HNO3-HCl和HNO3-H2SO4消解樣品的效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，HNO3-H2O2和HNO3-HClO3的消解效果較好?？紤]到HClO3的氧化性很強(qiáng)，若有機(jī)物遇HClO3，會立刻燃燒甚至爆炸。故采用反應(yīng)相對平穩(wěn)的HNO3-H2O2來消解樣品。最終確定5 mL HNO3+2 mL H2O2混合酸為微波消解液。

2.1.2 基體改進(jìn)劑的選擇

砷是易揮發(fā)物質(zhì)，用石墨爐原子吸收光譜法測砷時，若不加入基體改進(jìn)劑，灰化溫度低，會產(chǎn)生嚴(yán)重的背景吸收。鈀和鎳的加入均可提高灰化溫度，增強(qiáng)信號的吸收，但加入鈀后檢測的靈敏度比加入鎳后的靈敏度要高。參照文獻(xiàn)[5]，采用5 μL硝酸鈀溶液+3 μL硝酸鎂溶液作為測砷基體改進(jìn)劑。

不同基體改進(jìn)劑對不同基體樣品的基體改進(jìn)作用和機(jī)理不同。參照文獻(xiàn)[6]，選擇5 μL磷酸二氫銨溶液+3 μL硝酸鎂溶液作為測鉛基體改進(jìn)劑，提高了灰化溫度，從而減少鉛吸收峰拖尾現(xiàn)象，還能去除樣品中的干擾物質(zhì)，使測定結(jié)果更為準(zhǔn)確。

最終確定的石墨爐原子吸收光譜法實驗操作條件見表2。

表2 原子吸收光譜儀測試條件

2.1.3 灰化溫度的選擇

以硝酸鈀+硝酸鎂作為測砷基體改進(jìn)劑、灰化溫度為1300℃時提高吸光值的效果最佳。以磷酸二氫銨溶液+硝酸鎂作為測鉛基體改進(jìn)劑、灰化溫度為900℃時可有效扣除背景的干擾，吸光值達(dá)到最佳。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

在表2條件下，應(yīng)用石墨爐原子吸收光譜法測定系列砷和鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，以吸光度A為縱坐標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)溶液As和Pb的質(zhì)量濃度(c)為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，擬合得到砷、鉛的線性回歸方程分別為A=100.9922c-7.7886、A′=0.0064c′-0.017，相關(guān)系數(shù)分別為0.9991、0.9989，表明線性關(guān)系良好。

此外，重復(fù)測定空白樣品10次，求其標(biāo)準(zhǔn)偏差，以標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍對應(yīng)的含量作為該元素的檢出限。測得砷、鉛的檢出限分別為0.450 μg·L-1和0.799 μg·L-1。

2.3 加標(biāo)回收率測定

在樣品中加入10 μg·L-1、20 μg·L-1的砷、鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液(經(jīng)換算，實際添加量為2.5 μg·L-1和5.0 μg·L-1)，經(jīng)微波消解后各測定5次，結(jié)果見表3。

從表3可知，砷的回收率為86.8%～99.6%、平均回收率為94.7%，鉛的回收率為92.0%～99.4%、平均回收率為96.4%。表明該方法砷和鉛的回收率均較高。

表3 As、Pb的回收率測試結(jié)果/μg·L-1

2.4 樣品測定

依據(jù)表2條件對10種醋纖絲束中砷和鉛的含量進(jìn)行測定，結(jié)果見表4。

表4 10種醋纖絲束中砷和鉛的含量測定結(jié)果

從表4可以看出，10種醋纖絲束樣品中砷的含量在0.20～0.33 mg·kg-1、鉛的含量在0.22～0.57 mg·kg-1之間，均低于1 mg·kg-1。對樣品進(jìn)行10次平行測定，砷、鉛的RSD分別為3.15%和2.79%，表明該方法具有較好的重復(fù)性。

3 結(jié)論

建立了一種微波消解-石墨爐原子吸收光譜法定量檢測醋纖絲束中砷和鉛含量的分析方法。結(jié)果表明：對于砷元素和鉛元素，相關(guān)系數(shù)分別為0.9991、0.9989；定量檢出限分別為0.450 μg·L-1、0.799 μg·L-1；回收率分別為86.8%～99.6%、92.0%～99.4%；采用該方法對10種醋纖絲束中砷和鉛含量進(jìn)行測定，砷和鉛含量均低于1 mg·kg-1。該方法簡便、快速、準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好，可用于醋纖絲束中砷、鉛的批量測定。

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