CN103913427A

CN103913427A - 一种测定石墨及其制品中重金属元素的检测方法

Info

Publication number: CN103913427A
Application number: CN201410076566.2A
Authority: CN
Inventors: 宋薇
Original assignee: SHENZHEN PONY TEST TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN PONY TEST TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-03-04
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2014-07-09

Abstract

本发明公开了一种测定石墨及其制品中重金属元素的检测方法，包括以下步骤：用将石墨样品粉碎混匀后，称取适量石墨样品于氧弹样品杯中；向样品杯中加入无水乙醇，以水作为吸收液，用氧弹将样品燃烧完全；燃烧完毕后，将吸收液转移至烧杯中，氧弹用适量水冲洗，合并吸收液和冲洗液；加入少量硝酸在电热板上消化，冷却定容后，用原子吸收光谱仪或电感耦合等离子体发射光谱仪测试石墨样品溶液中的重金属含量。

Description

一种测定石墨及其制品中重金属元素的检测方法

技术领域

本发明涉及重金属含量的检测方法，特别是电子电气产品中石墨器件所含有毒有害重金属元素的检测方法，利用该方法可快速准确的检测出石墨产品中重金属元素的含量。

背景技术

石墨材料有着非常广泛的应用领域：电子信息的显像管、显示器制造行业的黑底导电涂料、由液晶显示构成的装置、传感器及色分解器上均采用的感光性黑色涂膜、平板显示器中彩色液晶等离子三原色境界部分用于提高发射效果及采色对比度、超细钨、钼丝拉制等各种涂料，高级润滑油及润滑脂制造业、高性能蓄电池以及感光胶片等众多行业广泛应用石墨材料。

此外，石墨材料还是轻工业中玻璃和造纸的磨光剂和防锈剂，是制造铅笔、墨汁、黑漆、油墨和人造金刚石、钻石、汽车电池等不可缺少的原料。它也是一种很好的节能环保材料。随着现代科学技术的发展，石墨的应用领域还在不断拓宽。然而原料石墨及其制品需要含有很低或不含有重金属元素，需要准确、快速地检测到这些元素的含量。

常规检测石墨及其制品中重金属含量的方法多为湿法消解或微波消解，两种方法消解时间长，消耗的酸量大，且很难将高分子石墨及其制品消解澄清。由于消解时需加入浓硫酸，造成测试溶液粘度大，用电感耦合等离子发射光谱测试时背景干扰大，同时也限制了测试重金属的种类。也有采用X射线光谱仪进行定性和定量测定某些元素的含量，也有尝试用马弗炉干灰化法进行处理后测试的，以及采用浸提方法进行元素测试，但是效果都不理想，且有些方法的成本很高，操作不方便，准确度也差。

因此，急需研究一种快速准确的检测方法来检测石墨材料中的重金属元素含量。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足，而专门研究出的一种操作简便、成本低廉、结果准确、重复性好、适用范围广的石墨材料中重金属元素的准确、快速、便捷的检测方法。

本发明的目的是通过以下方案来实现的，包括以下步骤：

(1)用研磨仪将石墨样品粉碎成小于0.5mm的粉末；

(2)准确称取0.1-0.3g(精确到0.1mg)石墨样品粉末于氧弹样品杯中；

(3)向样品杯中加入1mL助燃剂；

(4)将点火丝与石墨样品接触好，两端挂在两根有斜缝的装点火丝杆上；

(5)在弹内加入40mL水作为吸收液，拧紧氧弹盖，把氧气导管接在氧弹上，往氧弹内充入氧气，压力平衡时间30s；

(6)将氧弹戴好点火帽，插好点火电极；拨动点火开关，点火燃烧；

(7)关闭电源，取下氧弹，放入水箱中，液面刚好没过氧弹盖子，在水箱中放置25分钟左右，松开排气阀排去废气，旋开弹盖，将吸收液转移至适宜的烧杯中，氧弹用适量去离子水冲洗3～6次，并将冲洗液转移至烧杯中；

(8)向烧杯中加入5mL硝酸，将烧杯置于电热板加热，至烧杯中溶液为2mL左右，取下冷却至室温后，定量转移至50mL容量瓶中，用去离子水定容至刻度，摇匀待测。

(9)用原子吸收光谱仪法或电感耦合等离子体发射光谱仪法测试样品溶液中的重金属元素的含量。

根据所述的方法的步骤(3)中，所述的助燃剂是无水乙醇。

与现有技术相比，本检测方法的优点是：样品处理时间短，操作简便，不需要进行长时间的加热消解，减少实验员的工作强度，提高了工作效率。只需要用氧弹装置和非常容易得到的无水乙醇，就能快速将样品处理好，再用原子吸收光谱仪或电感耦合等离子体发射光谱仪就能够准确的测试出石墨材料中重金属元素的含量。

氧弹燃烧装置一般的实验室都有配备，不需要另外采购。因此，本发明方法前处理设备较容易得到。测试试验仪器使用常用的原子吸收光谱仪或电感耦合等离子体发射光谱仪即可，操作简便，不需要长时间的加热消解，节省人力和物力；且比传统对石墨的处理方法简便易行，节省大量的时间，处理过程对样品没有污染，稳定性好，检出限低，测试数据准确，重复性好，易于准确测定石墨材料中重金属元素的含量。该方法具有良好的应用前景。

以原子吸收仪为例说明石墨样品中锰铁元素定量检测的具体步骤：

①将购买的1000mg/L的锰铁元素标准溶液，通过逐级稀释成浓度为：0.0mg/L，0.1mg/L，0.2mg/L，0.5mg/L，1.0mg/L，1.5mg/L的锰铁工作曲线系列，此标准溶液需保存在塑料容器中；

②根据上述(1)～(8)所述的步骤和条件操作得到样品测试液，其中第(1)步骤中石墨样品的粉碎，需要注意不得污染样品；第(2)步骤中样品需要准确称量(精确到0.1mg)，同时根据处理样品相同的条件做两个试剂空白溶液；

③打开仪器和计算机电源，打开仪器操作软件，将火焰原子吸收光谱仪调节到最佳状态，优化仪器信号强度；然后按照标准曲线浓度从低到高的顺序测试锰铁的吸光度；以锰铁标准溶液浓度为横坐标，其吸光度为纵坐标，绘制工作曲线；

④标准曲线做好后，测试QC样品溶液和试剂空白溶液，然后测试样品溶液的吸光度值，根据样品溶液的吸光度值在标准工作曲线上算出相应的浓度，根据样品的浓度因子计算出石墨样品中锰铁元素的含量；

如步骤②～④，取测试样品质量为m(单位g)，样品处理后的定容体积为V(单位mL)，测定样品的吸光度对应的浓度为C₁(单位mg/L)，试剂空白的吸光度对应的浓度为C₀(单位mg/L)，样品中锰铁含量为C(单位mg/kg)，其计算公式如下：

C = \frac{(C_{1} - C_{0}) \times V}{m}

具体实施方式

本发明以下结合实施例做进一步描述，但并不限定本发明。

实施例1

测试石墨电极中的锰铁元素含量火焰原子吸收光谱法

(1)标准储备溶液的配制：准确移取1000mg/L的锰铁标准溶液10mL于100mL容量瓶中，用1％的硝酸溶液定容至刻度，摇匀得到100mg/L的锰铁标准储备溶液；

(2)工作曲线标准溶液的配制：准确移取100mg/L的锰铁标准储备溶液10mL于100mL容量瓶中，用1％的硝酸溶液定容至刻度，摇匀得到10mg/L的锰铁标准溶液，然后再准确移取10mg/L的锰铁标准溶液0mL、1mL、2mL、5mL、10mL、15mL于六个100mL的容量瓶中，用1％的硝酸溶液定容至刻度，摇匀得到0.0mg/L、0.1mg/L、0.2mg/L、0.5mg/L、 1.0mg/L、1.5mg/L的锰铁工作曲线标准溶液；

(3)用德国莱驰研磨仪MM400研磨仪将石墨电极样品粉碎成小于0.5mm的粉末，准确称取石墨电极样品粉末0.1968g和0.2003g于两个氧弹样品杯中，每个氧弹样品杯中加入1mL无水乙醇；将点火丝与石墨电极样品接触好，两端挂在两根有斜缝的装点火丝杆上；在弹内加入40mL水作为吸收液，拧紧氧弹盖，把氧气导管接在氧弹上，往氧弹内充入氧气，压力平衡时间30s；将氧弹戴好点火帽，插好点火电极；拨动点火开关，点火燃烧；关闭电源，取下氧弹，放入水箱中，液面刚好没过氧弹盖子，在水箱中放置25分钟左右，松开排气阀排去废气，旋开弹盖，将吸收液转移至适宜的烧杯中，氧弹用适量去离子水冲洗6次，并将冲洗液转移至烧杯中；向烧杯中加入5mL硝酸，将烧杯置于电热板加热，至烧杯中溶液为2mL左右，取下冷却至室温后，定量转移至50mL容量瓶中，用去离子水定容至刻度，摇匀待测。按照处理样品相同的条件及方法做两个空白溶液；

(4)选择火焰原子吸收光谱仪的仪器条件，优化仪器条件后，按照标准曲线溶液浓度由低到高的顺序测试其吸光度，以锰铁标准溶液浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制工作曲线；接着测试QC样品溶液和试剂空白溶液，然后测试样品溶液的吸光度，根据样品溶液的吸光度在标准工作曲线上算出相应的锰浓度为0.1788mg/L和0.1637mg/L，铁的浓度为1.381mg/L和1.348mg/L，根据样品的浓度因子计算出样品中锰元素的含量为45.4mg/kg和40.9mg/kg，铁元素的含量为351mg/kg和337mg/kg(注：最后结果保留三位有效数字)；同时做了加标回收，锰铁加标回收率分别是90.1％和98.8％。

实施例2石墨电子模具中铬和镍元素含量的测定电感耦合等离子体发射光谱仪法

(1)标准储备溶液的配制：用1000mg/L的铬镍标准溶液逐级稀释至10mg/L的铬镍标准储备溶液；

(2)工作曲线标准溶液的配制：用10mg/L的铬镍标准溶液配置成0.0mg/L、0.1mg/L、0.2mg/L、0.5mg/L、1.0mg/L、1.5mg/L的铬镍工作曲线标准溶液；

(3)用德国莱驰研磨仪MM400研磨仪将石墨电子模具样品粉碎成小于0.5mm的粉末，准确称取石墨电子模具样品粉末0.2054g和0.2021g于两个氧弹样品杯中，每个氧弹样品杯中加入1mL无水乙醇；采用与实例1相同的方法处理样品后，定量转移至50mL容量瓶中，用去离子水定容至刻度，摇匀待测。按照处理样品相同的条件及方法做两个空白溶液；

(4)选择电感耦合等离子体发射光谱仪的仪器条件，优化仪器条件后，按照标准曲线溶液浓度由低到高的顺序测试其发射强度，以铬镍标准溶液浓度为横坐标，发射强度为纵坐标，绘制工作曲线；接着测试QC样品溶液和试剂空白溶液，然后测试样品溶液的发射强度，根据样品溶液的发射强度在标准工作曲线上算出相应的铬浓度为0.5168mg/L和0.5453mg/L，镍的浓度为0.8913mg/L和0.8348mg/L，根据样品的浓度因子计算出样品中铬元素的含量为126mg/kg和135mg/kg，镍元素的含量为217mg/kg和207mg/kg(注：最后结果保留三位有效数字)；同时做了两个加标回收，铬镍回收率分别是93.7％和101％。

实施例3石墨垫片中铅镉的测定石墨炉原子吸收光谱法

(1)标准储备溶液的配制：用1000mg/L的铅镉标准溶液，逐级稀释得到1mg/L的铅、镉标准储备溶液；

(2)工作曲线标准溶液的配制：准确移取1mg/L的铅标准溶液2mL于 100mL的容量瓶中，摇匀得到20μg/L的铅标准溶液；准确移取1mg/L的镉标准溶液1mL于100mL的容量瓶中，摇匀得到10μg/L的镉标准溶液，再准确移取10μg/L的镉标准溶液10mL于100mL的容量瓶中，摇匀得到1μg/L的镉标准溶液。

(3)用研磨仪将石墨垫片样品粉碎成小于0.5mm的粉末，准确称取石墨垫片样品粉末0.2011g和0.2029g于两个氧弹样品杯中，每个氧弹样品杯中加入1mL无水乙醇；采用与实例1相同的方法处理样品后，定量转移至50mL容量瓶中，用去离子水定容至刻度，摇匀待测。按照处理样品相同的条件及方法做两个空白溶液；

(4)选择石墨炉原子吸收光谱仪的仪器条件，优化仪器条件后，按照仪器设定的标准曲线程序，以20μg/L的铅标准溶液和1μg/L的镉标准溶液为母液，由仪器自动完成标准曲线的配制测试工作，以铅镉标准溶液浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制工作曲线；接着测试QC样品溶液和试剂空白溶液，然后测试样品溶液的吸光度，根据样品溶液的吸光度在标准工作曲线上算出相应的铅浓度为2.31μg/L和2.54μg/L，镉的浓度为0.461μg/L和0.448μg/L，根据样品的浓度因子计算出样品中铅元素的含量为0.574mg/kg和0.626mg/kg，镉元素的含量为0.115mg/kg和0.110mg/kg(注：最后结果保留三位有效数字)；同时做了两个加标回收，铅镉回收率分别是89.7％和93.6％。

显而易见，本领域的普通技术人员，可以利用本发明对石墨及其制品中重金属的含量进行测定。

上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。

Claims

1.一种测定石墨及其制品中重金属元素的检测方法，其特征在于，所述方法包括如下的步骤：

(1)用研磨仪将石墨样品粉碎后，称取0.1-0.3g石墨样品于氧弹样品杯中；

(2)向样品杯中加入1mL助燃溶剂，以40mL水作为吸收液，用氧弹将样品燃烧完全；

(3)关闭电源，取下氧弹，放入水箱中，液面刚好没过氧弹盖子，在水箱中放置25分钟左右，松开排气阀排去废气，旋开弹盖，将吸收液转移至适宜的烧杯中，氧弹用适量去离子水冲洗3～6次，并将冲洗液转移至烧杯中；

(4)向烧杯中加入5mL硝酸，将烧杯置于电热板加热，至烧杯中溶液为2mL左右，取下冷却至室温后，定量转移至50mL容量瓶中，用去离子水定容至刻度，摇匀待测；

(5)将原子吸收光谱仪或电感耦合等离子体发射光谱仪调节到最佳状态，测试石墨样品溶液中的重金属含量。

2.根据权利要求书1所述的方法，其特征在于，所述的助燃剂是无水乙醇。