CN104535642A - 一种微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定有机颜料中多种重金属的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定有机颜料中多种重金属的方法，它包括以下步骤：步骤一，首先准备试剂和材料；步骤二，准备仪器和设备，步骤三，标准工作溶液制备，步骤四，有机颜料样品的微波消解前处理；步骤五，ICP-MS仪器主要工作参数，步骤六，样品的前处理选择。

Description

一种微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定有机颜料中多种重金属的方法

技术领域

本发明涉及一种微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定有机颜料中多种重金属的方法。

背景技术

颜料是一类具有装饰和保护双重作用的有色物质，通常是以细微粒子的分散形式应用于涂料、油墨、塑料、橡胶、纺织品、纸张、建材、搪瓷、食品用具等制品中。随着颜料工业的应用快速发展，颜料的质量安全问题不断显现，特别是颜料中重金属污染问题。无机颜料中重金属检测的前处理方法可以选择湿法消解，而有机颜料难溶于水，采用目前的湿法前处理方法行不通，采用干法消解又容易引起铅等一些元素的不确定性损失，而传统的灼烧法一方面人为操作引起的误差大，并且前处理要求时间长，另外容易引起颜料中的铅和一些其它元素挥发损失，操作既繁琐又不准确。

发明内容

本发明提供了一种微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定有机颜料中多种重金属的方法，它不但操作简便，检出限低，而且重现性好，准确度高。

本发明采用了以下技术方案：一种微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定有机颜料中多种重金属的方法，它包括以下步骤：

步骤一，首先准备试剂和材料，硝酸：67%GR.(MOKEL)，混合标准储备溶液：50mg/L,使用时用0.2mol/L硝酸逐级稀释，混合内标溶液：100mg/L钪、锗、铑 、铽 、铋混 合 溶 液 ，介质为硝酸溶液，调谐溶液：10mg/L锂 、钇 、钛混合溶液，介质为硝酸溶液，三级水：由MILLOPORE超纯水发生器产生电阻率小于18.2Ω；

步骤二，准备仪器和设备，准备电感耦合等离子体质谱仪，微波消解仪和电子天平；

步骤三，标准工作溶液制备：用0.2mol/L的硝酸溶液逐级稀释混合标准溶液，

步骤四，有机颜料样品的微波消解前处理：精确称量有机颜料样品0.5g（精确至0.0001g），置聚四氟乙烯消解罐内，加硝酸10mL，轻轻摇匀，盖上内盖，浸泡过夜后，旋紧外套，放入微波消解系统，设置消解程序，待消解程序结束后，取下消解罐，换入赶酸转子，设定赶酸程序直至赶酸程序结束，取出内管，用1%硝酸溶液转移定容至25ml玻璃容量瓶中，摇匀，作为待测试样，同时按照以上相同条件做试样空白；

步骤五，ICP-MS仪器主要工作参数：根据表1的各元素的标准工作溶液，设定ICP-MS 的工作参数，并调谐电感耦合等离子体质谱仪，采用标准曲线法，以混合内标溶液校正干扰和信号的漂移，

步骤六，样品的前处理选择：有机颜料不溶于水，所以很难选择湿法消解；而传统的灼烧法一方面人为操作引起的误差大，并且前处理要求时间长，另外容易引起颜料中的铅和一些其它元素挥发损失，操作既繁琐又不准确。微波消解法在考虑到试验安全性的前提下，优化微波消解程序，使得样品前处理既可以简单又准确，有机颜料的结构不同，微波消解的条件也稍有不同，由于有机颜料分子结构复杂，基体干扰大，因此选择合适的内标可以减少基体干扰的影响，进行补偿校正，用内标校准法测定的镉、铬、硒和铅金属元素的结果比不使用内标校准法测定的结果稍大，砷元素的检测结果相同；通过比较二种方法的加标回收率可得到，采用内标校准法准确性更高。

所述的电感耦合等离子体质谱仪为Agilent7700X型电感耦合等离子体质谱仪。所述的微波消解仪为Multiwave3000微波消解仪。所述的电子天平为AL204电子天平。

本发明具有以下有益效果：采用了以上技术方案后，本发明采用优级纯HNO₃作为消解试剂，兼顾考虑微波消解仪消解有机化合物安全性，试验摸索最佳的微波消解程序条件，确保消解的完全性和准确性；另一方面优化选择最佳的电感耦合等离子体检测的仪器条件。结果表明，各元素的检出限均低于1ug/kg，标准工作曲线线性相关系数r＞0.999，方法相对标准偏差RSD ＜2%，样品加标回收率在96.51% ～ 103.82%。该法操作简单、快速准确、灵敏度高。根据实验过程和实验结果分析，采用微波消解前处理结合电感耦合等离子体质谱法检测有机颜料产品中重金属含量,操作简单,重现性好，准确度高，完全满足样品的检测要求。

附图说明

图1为本发明硒元素的标准工作曲线溶液工作曲线图。

图2为本发明镉元素的标准工作曲线溶液工作曲线图。

图3为本发明铅元素标准工作曲线溶液工作曲线图。

图4为本发明铬元素标准工作曲线溶液工作曲线图。

图5为本发明铅元素标准工作曲线溶液工作曲线图。

具体实施方式

本发明提供了一种微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定有机颜料中多种重金属的方法，它包括以下步骤：

步骤一，首先准备试剂和材料，硝酸：67%GR.(MOKEL)，混合标准储备溶液：50mg/L,使用时用0.2mol/L硝酸逐级稀释，混合内标溶液：100mg/L钪、锗、铑 、铽 、铋混 合 溶 液 ，介质为硝酸溶液，调谐溶液：10mg/L锂 、钇 、钛混合溶液，介质为硝酸溶液，三级水：由MILLOPORE超纯水发生器产生电阻率小于18.2Ω；

步骤二，准备仪器和设备，准备电感耦合等离子体质谱仪，微波消解仪和电子天平，电感耦合等离子体质谱仪为Agilent7700X型电感耦合等离子体质谱仪，微波消解仪为Multiwave3000微波消解仪，所述的电子天平为AL204电子天平；

步骤三，标准工作溶液制备：用0.2mol/L的硝酸溶液逐级稀释混合标准溶液，配成表1所示系列混合标准工作曲线溶液，标准工作溶液曲线见图1、图2、图3、图4和图5，

表1 元素标准工作曲线溶液浓度

 Tab.1 The standard work curve solution concentration of the elements

序号	元素名称	元素符号	标准系列，ug/L
				1	镉（cadmium）	Cd	0,5,10,20,50
2	铬（chromium）	Cr	0,5,10,20,50
				3	砷（arsenic）	As	0,5,10,20,50
4	硒（selenium）	Se	0,5,10,20,50
				5	铅（lead）	Pb	0,5,10,20,50

注：图1的混合标准溶液工作曲线系采用内标校准法获得

步骤四，有机颜料样品的微波消解前处理：精确称量有机颜料样品0.5g（精确至0.0001g），置聚四氟乙烯消解罐内，加硝酸10mL，轻轻摇匀，盖上内盖，浸泡过夜后，旋紧外套，放入微波消解系统，按表2设置消解程序，待消解程序结束后，取下消解罐，换入赶酸转子，设定赶酸程序直至赶酸程序结束，取出内管，用1%硝酸溶液转移定容至25ml玻璃容量瓶中，摇匀，作为待测试样，同时按照以上相同条件做试样空白，

表2 微波消解和赶酸程序

Tab.2 Process of microwave digestion

；

步骤五，根据表1的各元素的标准工作溶液，设定ICP-MS仪器主要工作参数：根据表1的各元素的标准工作溶液，设定ICP-MS 的工作参数，并调谐电感耦合等离子体质谱仪，采用标准曲线法，以混合内标溶液校正干扰和信号的漂移，具体方法见表3，

表3 ICP-MS最佳的工作参数

Tab.3 Optimization of the working parameters of ICP-MS

步骤六，样品的前处理选择：有机颜料不溶于水，所以很难选择湿法消解；微波消解法在考虑到试验安全性的前提下，优化微波消解程序，使得样品前处理既可以简单又准确，有机颜料的结构不同，微波消解的条件也稍有不同，一般偶氮和蒽醌结构的颜料微波消解的条件采用表2所示的条件即可以，对于酞菁和多环其它结构的颜料，可以适当延长微波消解时间至20min。

（1）标元素的选择：由于有机颜料分子结构复杂，基体干扰大，因此选择合适的内标可以减少基体干扰的影响，进行补偿校正。本文选择以下的内标元素，见表4。

表4 内标元素的选择

Tab.4 The choice of the internal standard element

以蒽醌结构的颜料红（CI7）作为样品，选用表2 的前处理条件和表3的ICP-MS工作参数,比较使用内标校准和不使用内标校准的检测结果,检测结果比较见表5。

表5 内标校准对检测结果的影响

Fig5. The effect on the test results by Internal standard calibration

由表5可见，用内标校准法测定的镉、铬、硒和铅金属元素的结果比不使用内标校准法测定的结果稍大，砷元素的检测结果相同；通过比较二种方法的加标回收率可得到，采用内标校准法准确性更高。

（2）方法检出限

在设定的仪器检测工作条件下，通过检测表1的标准工作溶液曲线，对样品的空白试剂连续测定11次，计算测试结果的三倍标准偏差所对应的浓度值作为方法的检出限。本文试验的各元素检出限见表6,各元素检出限均小于1ug/kg，满足实验要求。

表6各元素的检出限

Tab.6 The detection limit of the various elements

（3）方法的准确度和精确度

选择蒽醌结构的颜料红（CI7）作为样品，分别对样品进行标准加入回收试验，加入的标准溶液浓度范围为5ug/L-10ug/L,实验结果显示各元素的加标回收率均较高，标准工作曲线线性相关系数r＞0.999,对样品重复5次测定的方法相对标准偏差RSD ＜2%,该方法的精密度和准确度均很高,具体结果见表7。

表7 方法的准确度和精确度

Tab.7 The accuracy and precision of the method

总结

根据实验过程和实验结果分析，采用微波消解前处理结合电感耦合等离子体质谱法检测有机颜料产品中重金属含量,操作简单,重现性好，准确度高，完全满足样品的检测要求。

Claims (5)

1.一种微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定有机颜料中多种重金属的方法，它包括以下步骤：

步骤一，首先准备试剂和材料，硝酸：67%GR.(MOKEL)，混合标准储备溶液：50mg/L,使用时用0.2mol/L硝酸逐级稀释，混合内标溶液：100mg/L钪、锗、铑 、铽 、铋混 合 溶 液 ，介质为硝酸溶液，调谐溶液：10mg/L锂 、钇 、钛混合溶液，介质为硝酸溶液，三级水：由MILLOPORE超纯水发生器产生电阻率小于18.2Ω；

步骤二，准备仪器和设备，准备电感耦合等离子体质谱仪，微波消解仪和电子天平；

步骤三，标准工作溶液制备：用0.2mol/L的硝酸溶液逐级稀释混合标准溶液，

步骤四，有机颜料样品的微波消解前处理：精确称量有机颜料样品0.5g（精确至0.0001g），置聚四氟乙烯消解罐内，加硝酸10mL，轻轻摇匀，盖上内盖，浸泡过夜后，旋紧外套，放入微波消解系统，设置消解程序，待消解程序结束后，取下消解罐，换入赶酸转子，设定赶酸程序直至赶酸程序结束，取出内管，用1%硝酸溶液转移定容至25ml玻璃容量瓶中，摇匀，作为待测试样，同时按照以上相同条件做试样空白；

步骤五，ICP-MS仪器主要工作参数：根据表1的各元素的标准工作溶液，设定ICP-MS 的工作参数，并调谐电感耦合等离子体质谱仪，采用标准曲线法，以混合内标溶液校正干扰和信号的漂移，

步骤六，样品的前处理选择：有机颜料不溶于水，所以很难选择湿法消解；而传统的灼烧法一方面人为操作引起的误差大，并且前处理要求时间长，另外容易引起颜料中的铅和一些其它元素挥发损失，操作既繁琐又不准确。

2.微波消解法在考虑到试验安全性的前提下，优化微波消解程序，使得样品前处理既可以简单又准确，有机颜料的结构不同，微波消解的条件也稍有不同，由于有机颜料分子结构复杂，基体干扰大，因此选择合适的内标可以减少基体干扰的影响，进行补偿校正，用内标校准法测定的镉、铬、硒和铅金属元素的结果比不使用内标校准法测定的结果稍大，砷元素的检测结果相同；通过比较二种方法的加标回收率可得到，采用内标校准法准确性更高。

3.根据权利要求1所述的微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定有机颜料中多种重金属的方法，其特征是所述的电感耦合等离子体质谱仪为Agilent7700X型电感耦合等离子体质谱仪。

4.根据权利要求1所述的微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定有机颜料中多种重金属的方法，其特征是所述的微波消解仪为Multiwave3000微波消解仪。

5.根据权利要求1所述的微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定有机颜料中多种重金属的方法，其特征是所述的电子天平为AL204电子天平。