微波消解_ICP_AES测定食品塑料包装中钛_铅_铬和镉

1、1656（2011）02-0252-05文章编号：1004-微波消解-ICP-AES测定食品塑料包装中钛、铅、铬和镉李11*波，林勤保，宋221欢，吴海军，李小梅，陈月1（1山西大学应用化学研究所，山西2山西出入境检验检疫局，山西太原030006；太原030024）AES）同时测定食品塑料包装中钛、摘要：采用微波消解技术，电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-铅、铬建立了塑料样品的微波消解方法。测定了三种不同的食品包装用塑料，和镉。研究了消解程序和消解试剂，方法回收率为73.3%101.7%，相对标准偏差为0.3%10.7%，钛、铅、铬和镉在塑料中的检出限分别为1.50、7.38、17.70

2、、1.97mg/kg，该方法有较好的准确度和精密度，适合测定塑料中的钛、铅、铬和镉。AES；钛；铅；铬；镉关键词：塑料；食品包装；微波消解；ICP-中图分类号：O657.31文献标识码：ADeterminationoftitanium，lead，chromium，cadmiuminplasticsforfoodpackagingbymicrowavedigestion-ICP-AESLIBo1，LINQin-bao1*，SONGHuan2，WUHai-jun2，LIXiao-mei1，CHENYue1（1.InstituteofApplyChemistry，ShanxiUniversity，T

3、aiyuan030006，China；2.ShanxiBorderInspectionandQuarantineBureau，Taiyuan030024，China）Abstract：MicrowavedigestiontechniquewasusedindecompositionofplasticssamplesandthecontentsofTitanium，Lead，ChromiumandCadmiumwasdeterminedofbyICP-AESThemethodofplasticsmicrowavedigestionwasdevelopedbyvalidatingthemicrow

4、avedigestionprocedureanddigestionreagentDifferentelementlevelandtypeplasticsweredeterminedTheRSDisandtherecoveryofthemethodisbetween73.3%and101.7%Thelimitofdetection（LOD）ofbetween0.3%and10.7%，Titanium，Lead，Chromium，Cadmiuminplasticfoodpackagewas1.50、7.38、17.70、1.97mg/kgrespectively.Themethodisproven

5、tobeaccurateandcanbeusedinTitanium，Lead，ChromiumandCadmiumdeterminationofdifferentkindsofplastics.Keywords：plastics；foodpackage；microwavedigestion；ICP-AES；titanium；lead；chromium；cadmium塑料被广泛用于建材、电子元件、食品包装及民用等方面，为了使塑料具有稳定的物理化学性质和特定的用途，在其生产制作过程中会加入多种重金属元素，这在不同程度上会危害人们的健康并导致环境污染，这种状况已经越来越引起人们的重视1，2添加各种

6、重金属元素，规定在塑料中各种重金属元素的限量。欧盟法规规定塑料中镉元素含量不能超过100mg/kg，而且欧盟也出台RoHS指令限制在电子电气设备里使用镉、铅、汞和六价铬等有害重金属元素，中国的信息产业部也在着手制定类似欧盟的法令3。为了解决上述问题，各个国家和地。区纷纷出台各种法令和标准禁止或限制在塑料中07-12；修回日期：2010-09-19收稿日期：2010-目前报道的对于重金属元素的测定方法主要基金项目：国家质检总局科技计划项目（2010IK160）资助；山西省高校科技开发项目（2010102）资助），联系人简介：林勤保（1968-男，副教授，主要研究方向食品分析化学。Email：qb

7、lin第2期李ICP-AES测定食品塑料包装中钛、波等：微波消解-铅、铬和镉253AES有分光光度法和原子吸收法，与此相比ICP-法具有灵敏度高、准确性好、谱线选择范围广及多元素可同时测定等优点处理法、微波消解等74-60.1、0.2、0.5、1.0、2.0mL于100mL容量瓶中，并2、5、10、得到1、用5%HNO3的溶液稀释至刻度，20g/mL混合标准溶液，上机检测，工作曲线的相关系数均大于0.9997。1.3微波溶样方法称取已剪碎的塑料试样0.1g（精确至0.0001g）于聚四氟乙烯微波消解罐中，加入6mL2mL浓H2SO4，浓HNO3、盖上内罐盖，将内罐置于耐压外罐中，上紧螺帽，装上

8、温度和压力传感器，安装好消解罐，将消解罐放入微波消解仪中，消解条件见表1。消解完毕将消解液置于电热板上加2mL后，热赶除过量的酸至剩余1-将消解液转移至25mL比色管中并用去离子水定容，待测。随同样品做空白试验Table19，11。塑料样品的前处理方法主要有湿法消解、干法灰化-酸溶法、碱溶-酸，检测塑料中总镉量已有欧，该方法以浓H2SO4为溶洲标准方法EN11228剂，用电热板加热进行常规湿法消解，虽可完全破但同时具有耗时长，易造成样品污染和损坏样品，失等缺点，不适合塑料中铅和铬等元素的测定，而塑料中总铅的测定则尚无标准方法。以浓HNO3等作溶剂传统湿法消解则因难破坏分解塑料也使结果偏低，采用

9、马弗炉高温灰化虽可彻底灰化样但常常因高温易导致待测元素品中的有机成分，以氯化物的形式而挥发损失，同时高温灰化法具有效率低、精度差等缺点，这使得准确测定塑料中铅含量较为困难9，10。微波消解条件。微波消解技术是近年来出表1现的新型样品消解技术，具有消解温度高、消解压密闭性能好、控制精度高等优点，逐渐被国力大、被普遍应用到生物、环境内外的分析工作者采用，和工业产品的分析中3Theparametersformicrowavedigestion压力（MPa）3.53.53.5温度（）150210210步骤时间（min）功率（W）123101010800800800。本文对食品用包装塑料中的钛、铅、铬和

10、镉进ICP-行了系统研究，采用微波消解法进行前处理，AES进行测定。研究了微波消解条件如消解体AES条件进行了系，消解温度、时间等，并对ICP-优化，同时测定三种食品用塑料包装。该方法精密度和准确度好，效率高，结果令人满意31.4电感耦合等离子体-原子发射光谱仪测定工作条件电感耦合等离子体-原子发射光谱仪测定工作条件为：等离子气流量：20mL/min；辅助气流量：0.5mL/min；雾化气压力：0.2Mpa；RF功率：1.1kW；试液提升量：1.4mL/min；积分时间：10t/s。钛、铅、铬和镉的测定波长分别为334.941nm，220.353nm，206.149nm，214.441nm12

11、。11.1实验部分仪器及试剂ETHOS高压密闭微波消解仪（Milestone，Italy）；Prodigy电感耦合等离子体-原子发射光谱AES）（LeemanLabs，USA）。仪（ICP-H2SO4、H2O2均为AR级；水为蒸馏浓HNO3、Q超纯水器处理。标准溶液：钛、水经MILLI-铅、铬和镉单元素国家标准溶液，浓度均为1000g/mL，（购自国家标准物质中心）。空白塑料样品由太原市凯工塑料公司提供；实际塑料食品包装样品随机购于太原超市。1.2标准溶液的配制分别取四种元素的标准溶液（1000g/mL）2.1结果与讨论微波溶样酸的选择采用微波消解法处理塑料材料时，常用的消HCl、H2O2、H

12、ClO4和H2SO4等介解试剂有HNO3、质或者它们的混合物3，13-16。但是由氯离子所形成的复合离子通常会对质量数低于80的某些元素产生质谱重叠干扰消解试剂。17。因此本实验不用HClH2SO4和H2O2作为主要的和HClO4而采用HNO3、2542.22.2.1消解条件的确定消解体系化学研究与应用2.2.2消解温度第23卷温度是影响消解效果最主要HNO3+试验分别采用HNO3、的因素，微波消解法的一般原则是在能完全消解试样的情况下应采用尽量低的温度和压力，这样一方面可降低消解过程的危险因素，同时也能延长消解罐的使用寿命。由于塑料的分解温度通常在180左右17H2O2和HNO3+H2SO4

13、三种消解体系进行消解，考虑到温度传感器测温的准确性，试验所使用的微波消解仪要求消解时试剂总量不能少于8mL，同三种体系试剂使用量依次为时考虑到试剂空白，8mLHNO3、7mLHNO3+1mLH2O2、6mLHNO3+2mLH2O2、7mLHNO3+1mLH2SO4和6mLHNO3+2mLH2SO4。表2Table2塑料样品HNO3（mL）8123澄清乳白色悬浊乳白色悬浊，因此试验在180和210下进行。消解情况见表2。由表2确定消解体系为HNO3+H2SO4（6+2），消解恒温温度为210。三种塑料在不同消解体系和消解温度下的消解情况Effectoftemperatureandsystemof

14、digestiononthedissolutionof3differentsamples180210HNO3+H2SO4（mL）7+1乳白色悬浊乳白色悬浊乳白色悬浊6+2澄清澄清略有悬浊HNO3（mL）HNO3+H2O2（mL）8澄清略有悬浊略有悬浊7+16+2HNO3+H2SO4（mL）7+16+2澄清澄清澄清HNO3+H2O2（mL）7+1乳白色悬浊乳白色悬浊乳白色悬浊6+2乳白色悬浊较澄清乳白色悬浊略有悬浊略有悬浊略有悬浊较澄清略有悬浊乳白色悬浊乳白色悬浊澄清澄清2.2.3消解时间影响消解的主要因素除了消9334.941nm，220.353nm，206.149nm，214.441nm。表

15、3Table3样品加标浓度为5g/mL时各元素不同谱线的回收率与精密度（n=6）Recoveryandprecisionofthedifferentelement样品1元素波长（nm）334.941Ti337.280220.353pb平均值%（RSD%）88.9（9.7）84.3（9.9）73.3（2.7）样品2平均值%（RSD%）93.4（10.7）86.9（11.1）79.8（6.5）样品3平均值%（RSD%）86.1（8.3）79.1（8.2）86.1（9.8）84.8（8.1）spectrallinesforspikedsamplesat5g/mL（n=6）解恒温温度，还有一个重要参数

16、就是恒温时间。因此，在确定消解体系和恒温温度的前提下，实验10和20min的消解情比较了恒温时间分别为5、况。结果表明：随着时间的延长，消解液越来越清恒温时间为5min时有两种塑料略有悬浊，当澈，恒温时间为10和20min时，三种塑料都消解完全，消解液澄清。因此确定消解的恒温时间为10min。2.3各元素检测谱线的确定ICP-AES可以有多条谱线对于同一种元素，进行检测，但是由于基体和其他元素的干扰，并不根据样是所有的谱线都适用。进行光谱扫描后，品中各待测元素的含量及谱线的干扰情况，选其灵敏度适宜，谱线周围背景低，且无其他元素明显干扰的谱线作为元素的分析线；同时采用光谱仪同步背景校正功能进行校

17、正18336.12287.9（10.1）92.1（10.9）283.30541.2（15.3）60.1（11.2）61.5（10.9）280.20064.8（17.5）84.8（10.4）65.5（19.9）206.14988.1（6.3）77.5（7.1）78.9（6.8）80.5（6.2）74.7（6.4）80.6（1.7）67.6（2.5）66.8（2.9）79.0（1.8）73.0（1.6）81.2（1.9）67.3（2.5）66.8（2.4）79.4（3.0）72.8（2.9）Cr267.716205.552214.441，通过试验发现元Cd素间相互干扰情况和基体元素对分析元素的影响

18、较少，因此通过5g/mL的加标实验回收率来选择结果见表3。最终确定各元素的最佳检测谱线，钛、铅、铬和镉的测定谱线波长分别为228.8022.4方法的检出限按确定的样品测定方法进行全程试剂空白测定11次，以其测定结果标准偏差的3倍计算检出第2期李ICP-AES测定食品塑料包装中钛、波等：微波消解-铅、铬和镉2.5回收试验与精密度255限，依据称样量和样品最终定容体积（即样品稀释约250倍）可以计算样品的检出限Table43。对三种空白塑料样品进行了三个浓度（1g/mL、2g/mL、5g/mL）的加标回收实验，称取0.1g已剪碎的空白塑料样品于消解罐中，分别添加20g/mL的四种元素混合标准溶液1

19、.25、2.50、6.25mL，按照1.4所述进行样品容样并上机检测。ICP-AES测定Ti，Pb，Cr，Cd方法的检出限表4微波消解-LimitsofdetectionofMicrowaveDigestion-ICP-AESfordeterminingTi，Pb，Cr，Cd元素溶液检出限（g/mL）塑料材料检出限（mg/kg）TiPbCrCd0.00600.02950.07080.00791.507.3817.701.97表5Table5样品1元素1g/mL平均值%（RSD%）TiPbCdCr2g/mL平均值%（RSD%）5g/mL平均值%（RSD%）测定方法的回收率与精密度（n=6）The

20、resultsofprecisionandrecoverytests（n=6）样品21g/mL平均值%（RSD%）2g/mL平均值%（RSD%）5g/mL平均值%（RSD%）1g/mL平均值%（RSD%）样品32g/mL平均值%（RSD%）5g/mL平均值%（RSD%）82.1（2.1）74.3（3.9）88.9（9.7）101.7（3.3）84.1（6.7）93.4（10.7）83.2（3.6）85.8（5.5）86.1（8.3）83.7（2.2）83.3（2.1）73.3（2.7）82.4（5.6）78.8（4.3）79.8（6.5）101.6（2.2）80.6（1.8）84.8（8.1）

21、86.9（0.8）77.7（3.4）88.1（6.3）87.6（2.8）81.3（2.3）80.6（1.7）89.5（1.6）80.4（1.6）81.2（1.9）81.7（6.2）80.7（2.0）80.5（6.2）93.5（6.1）75.7（0.3）79.0（1.8）87.7（4.2）81.1（0.6）79.4（3.0）2.6实际样品的检测按照所确定的实验方法对购买于超市的三种3结论ICP-AES本文采用微波消解进行样品前处理、不同的塑料食品包装样品进行检测，结果如表6所示。表63种实际样品中金属元素含量测定结果（n=6）法测定塑料食品包装中的钛、铅、铬、镉元素。对ICP-AES仪器参数等方

22、面进消解体系、消解程序、行了研究与总结。方法回收率为73.3%101.7%，相对标准偏差为0.3%10.7%，钛、铅、7.38、铬和镉在塑料中的检出限分别为1.50、17.70、1.97mg/kg，根据所建立的分析方法分别测定了3种实际样品。结果表明，采用该法可同时分析塑料样品中的钛、铅、铬、镉元素。该方法简快速、准确、所需样品量少，无需基体匹配，为便、相关分析提供了参考。Table6Resultsoftheelementcontentsin3samples（n=6）样品1元素TiPbCrCd平均值g/g（RSD%）0.94（6.0）0.06（10.8）0.02（7.8）0.12（2.0）样品

23、2平均值g/g（RSD%）2.78（3.6）0.36（10.5）0.03（6.7）0.12（0.1）样品3平均值g/g（RSD%）13.21（0.4）2.84（4.9）-（-）0.13（1.0）“-”表示未检出参考文献：1DUO-ICP-AES钟志光，黄勇，张海峰，等微波消解测定电子电气产品塑料中的铅、镉、铬和汞的方法研究J塑料，2007，36（01）：96-992刘崇华，曾嘉欣，钟志光，等电感耦合等离子体原子发射光谱法测定塑料及其制品中铅、汞、铬、镉、钡、砷J检验检疫科学，2007，17（04）：32-353李宣，梁淑雯，卢瑜，等微波消解电感耦合等离子体-J原子发射光谱法同时测定塑料中镉、铅

24、、汞和铬2562006，23（04）：702-706光谱实验室，化学研究与应用2009，26（06）：1452-1456室，第23卷4AES法测定PVC塑陶绪泉，王怀生，崔艳云，等ICP-J塑料，2008，37（06）：钢门窗中的重金属元素91-935AES法测定茶傅明，陈新焕，杨万彪，等微波消解ICP-J食品叶中铅、砷、铜、铁、锌、硒等12种元素的含量2001，22（11）：76-78科学，6AES测定铀污染土壤植任亚敏，胡燕茜，柏云，等ICP-J化学研究与应用，2009，21（11）：物中铀的研究1529-15327ICP-AES测定复杂样品吴贵云，汤洁，李方微波制样-J化学研究与应用，2008，20（8）：中金属元素103