CN105067651B - 一种室内乳胶漆墙面中铅、镉、铬、砷的检测方法 - Google Patents

一种室内乳胶漆墙面中铅、镉、铬、砷的检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种室内乳胶漆墙面中铅、镉、铬、砷的检测方法，其包括一下步骤：首先，制备构建内墙乳胶漆校准曲线的样品，然后，采用手持式能量色散型X‑射线荧光光谱仪测定自制已知浓度的试样构建校准曲线，选择每种元素最佳的测试条件构建校准曲线并用于检测未知样品中铅、镉、铬、砷有毒有害元素的含量。该种检测方法不仅准确，而且快速、环保，具有很强的实用价值。

Description

一种室内乳胶漆墙面中铅、镉、铬、砷的检测方法
技术领域
本发明涉及一种室内乳胶漆墙面中有毒有害元素的检测方法，尤其涉及一种室内乳胶漆墙面中铅、镉、铬、砷的检测方法。
背景技术
随着中国城市建设速度的加快，建筑物的装饰装修需求也随之增加，室内装修带来的环境污染问题以及对人体健康影响逐渐引起人们的注意。油漆乳胶漆作为主要的产品广泛应用于室内墙面的装饰装修。油漆乳胶漆产品是有通过树脂基胶粘剂，无机材料作填料，外加不同的颜料、助剂等构成。由于该类产品的构成主要原料之一是无机材物，因此油漆乳胶漆产品可能引入了对人体健康产生威胁的有毒有害金属元素。近年来，重金属元素对人类的危害逐渐引起各国政府卫生安全部门的高度重视。目前，室内墙面用建筑装饰油漆乳胶漆中重金属关注较多的是铅、镉、铬、砷、汞这5种元素，在众多的建筑材料中被禁止使用，其中汞元素因为容易挥发的性质，在室内墙面中存在的时间较短，因此，室内墙面中另外铅、镉、铬、砷这4种重金属元素的含量尤为引人注意。目前，国内只有GB/18582-2008室内装饰装修材料—内墙乳胶漆产品中重金属的检测方法及限量值，而对人们关心的室内乳胶漆墙面中重金属的检测没有相关的检测方法，因此直接对墙面中重金属元素含量检测方法研究非常稀缺，无法满足人们对相关检测的需求，因此急需开发相应的检测方法以满足相关检测需要，同时为百姓拥有更加安全健康的生活环境提供技术支持。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种室内乳胶漆墙面中铅、镉、铬、砷的检测方法，其能快速、准确的检测出室内乳胶漆墙面中的有毒有害重金属元素。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种室内乳胶漆墙面中铅、镉、铬、砷的检测方法，包括以下步骤：
一、制备构建内墙乳胶漆校准曲线的样品：
(1)取60g的室内乳胶漆样品6份，分别向6份样品中加入含有铅、镉、铬、砷的溶液并充分混匀，涂刷在干净的平板上放置使其固化，固化后的样品中铅、镉、铬、砷的浓度都分别为15ppm、30ppm、60ppm、75ppm、90ppm、120ppm；
(2)在温度为20℃―30℃，湿度为40％―60％的恒温恒湿条件下养护至恒重，取样0.5g混酸消解；
二、采用手持式能量色散型X-射线荧光光谱仪测定自制已知浓度的试样并构建校准工作曲线：
(a)用电感耦合等离子体发射光谱标准加入法测定试样中铅、镉、铬、砷四种元素的含量；
(b)进行定值并用于构建手持式能量色散型X-射线荧光光谱法的校准曲线；
三、选择每种元素最佳的测试条件构建校准曲线，并用于检测未知样品中铅、镉、铬、砷有毒有害元素的含量；其中：
1i)铅的测试条件为：测试时间为150s，X-射线激发管压为50kV，X-射线激发管流为15μA，滤光片为铝材料；
2i)镉的测试条件为：测试时间为100s，X-射线激发管压为50kV，X-射线激发管流为13μA，滤光片为铝材料；
3i)铬的测试条件为：测试时间为150s，X-射线激发管压为40kV，X-射线激发管流为60μA，滤光片为银材料；
4i)砷的测试条件为：测试时间为80s，X-射线激发管压为45kV，X-射线激发管流为40μA，滤光片为铜材料。
作为优选，步骤(2)中在温度为21℃―25℃，湿度为45％―55％的恒温恒湿条件下养护至恒重，取样0.5g混酸消解。
作为优选，所述混酸由硝酸：盐酸＝1.5：1～3:1组成。
作为优选，在步骤(a)中所述的电感耦合等离子体发射光谱测试条件为：功率＝1300w；等离子体气体流量＝13L/min；辅助气流量＝0.3L/min；雾化器流量＝0.65L/min；观测距离＝15mm；积分时间＝15s；分析线波长：Cr＝267.716nm，Pb＝220.353nm，Cd＝228.802nm，As＝193.696nm。
本专利中：铅(Pb),镉(Cd)，铬(Cr)，砷(As)。
本发明的有益效果：本发明采用手持式能量色散型X-射线荧光光谱仪测定自制已知浓度的试样构建校准曲线，选择每种元素最佳的测试条件构建校准曲线并用于检测未知样品中铅、镉、铬、砷有毒有害元素的含量。该种检测方法不仅准确性与现有的标准方法相当，更为重要是本发明方法检测速度快。相比于电感耦合等离子体发射光谱法的复杂样品前处理，同时需要使用大量的酸，造成了明显的环境污染，本发明方法测试样品只需要进行固化成膜后即可用于有毒有害元素含量检测，整个测试过程无废弃物产品产生，是一种绿色环保的检测方法；伴随着人们环保意识的增强，对其居住环境的舒适性和安全性要求越来越高，本发明填补了当前室内墙面有毒有害重金属元素的检测空白，且本方法实现了无损检测，具有广泛的应用前景和很强的实用价值，为当前不断增长的需求提供技术支持和检测依据。
附图说明
图1为本发明的铅元素的模拟室内墙面的校准工作曲线；
图2为本发明的镉元素的模拟室内墙面的校准工作曲线；
图3为本发明的铬元素的模拟室内墙面的校准工作曲线；
图4为本发明的砷元素的模拟室内墙面的校准工作曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图4所示，本发明的技术方案如下：
首先，制备构建内墙乳胶漆校准曲线的所需样品，然后，采用手持式能量色散型X-射线荧光光谱仪测定自制已知浓度的试样构建校准曲线，选择每种元素最佳的测试条件构建校准曲线并用于检测未知样品中铅、镉、铬、砷有毒有害元素的含量。
电感耦合等离子体发射光谱测试条件为：
功率＝1300w；等离子体气体流量＝13L/min；辅助气流量＝0.3L/min；
雾化器流量＝0.65L/min；观测距离＝15mm；积分时间＝15s；
分析线波长：Cr＝267.716nm，Pb＝220.353nm，Cd＝228.802nm，As＝193.696nm。
其具体的检测步骤如下：
实施例一
一种室内乳胶漆墙面中铅、镉、铬、砷的检测方法，包括以下步骤：
一、制备构建内墙乳胶漆校准曲线的样品：
(1)取60g的室内乳胶漆样品6份，分别向6份样品中加入含有铅、镉、铬、砷的溶液并充分混匀，涂刷在干净的平板上放置使其固化，固化后的样品中铅、镉、铬、砷的浓度都分别为15ppm、30ppm、60ppm、75ppm、90ppm、120ppm；
在实际的检测过程中，已知试样中，通过ICP-AES法进行定量：
铅的含量依次为：15.02ppm、30.03ppm、44.59ppm、74.81ppm、106.70ppm、136.73ppm；
镉的含量依次为：14.37ppm、27.28ppm、58.86ppm、87.33ppm、117.05ppm、148.05ppm；
铬的含量依次为：14.24ppm、28.88ppm、62.28ppm、88.73ppm、121.32ppm、139.56ppm；
砷的含量依次为20.45ppm、35.74ppm、48.86ppm、67.21ppm、102.57ppm、135.42ppm。
(2)在温度为23℃，湿度为50％的恒温恒湿条件下养护至恒重，取样0.5g混酸消解，该实施例中混酸由硝酸与盐酸按照1.5:1的比例配成；
二、采用手持式能量色散型X-射线荧光光谱仪测定自制已知浓度的试样并构建校准工作曲线：
(a)用电感耦合等离子体发射光谱标准加入法测定试样中上述4种元素的含量；
(b)进行定值并用于构建手持式能量色散型X-射线荧光光谱法的校准曲线；
三、选择每种元素最佳的测试条件构建校准曲线，并用于检测未知样品中铅、镉、铬、砷有毒有害元素的含量；其中：
1i)铅的测试条件为：测试时间为150s，X-射线激发管压为50kV，X-射线激发管流为15μA，滤光片为铝材料；
2i)镉的测试条件为：测试时间为100s，X-射线激发管压为50kV，X-射线激发管流为13μA，滤光片为铝材料；
3i)铬的测试条件为：测试时间为150s，X-射线激发管压为40kV，X-射线激发管流为60μA，滤光片为银材料；
4i)砷的测试条件为：测试时间为80s，X-射线激发管压为45kV，X-射线激发管流为40μA，滤光片为铜材料。
测试结果如表1所示，结果显示不同元素X-射线荧光光谱强度与乳胶漆墙面中目标元素的含量呈现递增的趋势，具体如表1所示。
表1为不同元素含量与能量色散型X-射线荧光光谱强度的关系
总结：根据表1测试结果构建了相关的变化图，结果显示4种元素的X-射线荧光光谱强度随乳胶漆墙面中目标元素的含量呈现明显的线性相关性，结果变化图如图1、图2、图3和图4所示。图中结果表明构建的4种元素校准曲线线性相关系数均大于0.99，同时探索出每种元素最佳的测试条件，为室内墙面中铅、镉、铬、砷有毒有害金属元素的检测奠定了基础。
实施例二
选择3种乳胶漆样品在无石棉标准板上施工模拟制备墙面，然后用手持式能量色散型X-射线荧光光谱仪测试其中铅、镉、铬、砷元素的含量，同时将模拟的墙面取样混酸微波消解，冷却、转移至容量瓶定容，并用电感耦合等离子体发射光谱仪测试其中铅、镉、铬、砷元素的含量，对比两种方法测试结果的一致性。移取6份等量的上述试液9mL至6个试样管中，量取一定量的铅、镉、铬、砷标准溶液至其中的6个试样管中，用Milli-Q水逐级稀释，配制成浓度依次为0.25ppm、0.5ppm、1ppm、2ppm、4ppm、8ppm混合标准溶液，待测用于绘制标准工作曲线，并运用该工作曲线测定待测样品中目标测试元素含量。
表2能量色散型X-射线荧光光谱和电感耦合等离子体发射光谱测定模拟墙面中铅、镉、铬、砷元素的含量
其中ICP-AES法即为电感耦合等离子体原子发射光谱法。表2测定结果表明本发明构建的能量色散型X-射线荧光光谱校准曲线能够用于室内乳胶漆墙面中铅、镉、铬、砷元素含量的测定，测定结果略微低于电感耦合等离子体发射光谱技术的测定值，出现这种情况的原因可能是能量色散型X-射线荧光光谱技术采用测量单个点的方式获得元素荧光光谱信号，样品的表面的均匀性和平整性可能对测定结果产生一定的影响。同时从统计学的角度理解，能量色散型X-射线荧光光谱技术采集光谱信号的样本数明显低于电感耦合等离子体发射光谱技术采集光谱信号的样本数。
本方法相比于ICP-AES法的优点是更方便、快速，不需要样品前处理，对环境不造成任何污染，且能够实现现场检测。检测效果虽然略差，但能够明显满足国家对上述4种有害元素限制检测的要求，目前，国家规定上述4种有害元素的限制含量为：Pb：90ppm，Cd：75ppm，Cr：60ppm，As：25ppm。
实施例三
使用本发明构建的检测方法对4个新装修未入住的乳胶漆墙面，即编号为：SN-1、SN-2、SN-3、SN-4的乳胶墙面进行铅、镉、铬、砷元素含量的检测；同时对这4个新装修真实墙面取样消解，用电感耦合等离子体发射光谱仪测试其中铅、镉、铬、砷元素的含量，对比两种方法测试结果的一致性。移取6份等量的上述试液9mL至6个试样管中，量取一定量的铅、镉、铬、砷标准溶液至其中的6个试样管中，用Milli-Q水逐级稀释，配制成浓度依次为0.25ppm、0.5ppm、1ppm、2ppm、4ppm、8ppm混合标准溶液，待测用于绘制标准工作曲线，并运用该工作曲线测定待测样品中目标测试元素含量。
表3能量色散型X-射线荧光光谱和电感耦合等离子体发射光谱测定新装修墙面中铅、镉、铬、砷元素的含量
表3中结果显示，能量色散型X-射线荧光光谱技术能够对室内墙面中铅、镉、铬、砷元素含量进行快速测定，每个墙面中铅、镉、铬、砷4中元素含量测定大约耗时8分钟，测定结果跟实验室ICP-AES法检测结果相当。当墙面中目标元素含量低于5ppm时，本发明的检测方法不能准确测定其准确值，对于目标待测元素含量较高并超出构建的校准曲线范围时，可以通过系数校正获得更准确的测试结果，或者将构建曲线的标准样品目标元素含量放大以适应范围更宽的目标有害元素样品的检测。

Claims (4)

1.一种室内乳胶漆墙面中铅、镉、铬、砷的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、制备构建内墙乳胶漆校准曲线的样品：
(1)取60g的室内乳胶漆样品6份，分别向6份样品中加入含有铅、镉、铬、砷的溶液并充分混匀，涂刷在干净的平板上放置使其固化，固化后的样品中铅、镉、铬、砷的浓度都分别为15ppm、30ppm、60ppm、75ppm、90ppm、120ppm；
(2)在温度为20℃―30℃，湿度为40％―60％的恒温恒湿条件下养护至恒重，取样0.5g混酸消解；
二、采用手持式能量色散型X-射线荧光光谱仪测定自制已知浓度的试样并构建校准工作曲线：
(a)用电感耦合等离子体发射光谱标准加入法测定试样中铅、镉、铬、砷四种元素的含量；
(b)进行定值并用于构建手持式能量色散型X-射线荧光光谱法的校准曲线；
三、选择每种元素最佳的测试条件构建校准曲线，并用于检测未知样品中铅、镉、铬、砷有毒有害元素的含量；其中：
1i)铅的测试条件为：测试时间为150s，X-射线激发管压为50kV，X-射线激发管流为15μA，滤光片为铝材料；
2i)镉的测试条件为：测试时间为100s，X-射线激发管压为50kV，X-射线激发管流为13μA，滤光片为铝材料；
3i)铬的测试条件为：测试时间为150s，X-射线激发管压为40kV，X-射线激发管流为60μA，滤光片为银材料；
4i)砷的测试条件为：测试时间为80s，X-射线激发管压为45kV，X-射线激发管流为40μA，滤光片为铜材料。
2.根据权利要求1所述的室内乳胶漆墙面中铅、镉、铬、砷的检测方法，其特征在于，步骤(2)中在温度为21℃―25℃，湿度为45％―55％的恒温恒湿条件下养护至恒重，取样0.5g混酸消解。
3.根据权利要求2所述的室内乳胶漆墙面中铅、镉、铬、砷的检测方法，其特征在于，所述混酸由硝酸：盐酸＝1.5：1～3:1组成。
4.根据权利要求3所述的室内乳胶漆墙面中铅、镉、铬、砷的检测方法，其特征在于，在步骤(a)中所述的电感耦合等离子体发射光谱测试条件为：功率＝1300w；等离子体气体流量＝13L/min；辅助气流量＝0.3L/min；雾化器流量＝0.65L/min；观测距离＝15mm；积分时间＝15s；分析线波长：铬＝267.716nm，铅＝220.353nm，镉＝228.802nm，砷＝193.696nm。
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