您现在的位置: 论文资源库 >> 论文资源 >> 工科论文 >> 建筑工程 >> 正文

涂料中重金属测定的前处理方法概述_5151doc

涂料中重金属测定的前处理方法概述
作者:张啸东 季… 文章来源:论文资源库 点击数: 更新时间:2010-8-19

  摘要:样品的前处理已成为重金属测定的一个瓶颈,抛砖引玉地介绍了当前重金属测定的一些常用 前处理方法,以期从事涂料中重金属测定的分析工作者对前处理方法和技术的重视。

  关键词:涂料;重金属;前处理方法;消解

  涂料作为一种装饰及功能材料,应用越来越广 泛。但是涂料组分中含有的重金属元素铅、镉、铬、汞对环境及人体的健康有明显危害。铅对神经、造血和生殖系统,尤其对儿童的危害更大,可影响到儿童的生长发育和智力发展。镉对骨骼、肾脏、呼吸系统均有明显的伤害。汞对中枢神经和肾脏系统有很大的危害。欧盟的 ROHS 指令将六价铬含量代替了我国国家标准中的总铬含量,一般认为六价铬 的毒性是三价铬的 1 000 倍,铬对肝脏、呼吸系统伤害极大,极具致癌性。

  原子光谱分析,因其仪器的检出限低、精确度好、适用元素的范围广,目前已成为涂料产品中微量重金属元素含量分析的首选技术。这里所说的原子光谱包括原子发射光谱、原子吸收光谱、等离子体原子发射光谱等。

  众所周知,在测定上述微量重金属的实验中,正确的样品前处理是控制试验误差的关键,由于现代仪器设备的高度发展,通常的仪器分析的精度已 经可以达到误差小于 1 %,甚至是 0 . 1 %。高精度的 仪器分析已不是实验误差的来源。而样品前处理方 法的正确选择,则是一个非同小可、不可轻视的课 题。样品前处理得不好,则分析方法再正确、仪器设备再先进也得不到正确的结果。因此,从事涂料中重金属测定的分析工作者应该重视样品的前处 理。

  1 涂料中“可溶性”重金属和金属总量测定的标准

  重金属的毒性大小与金属类型、理化特性、浓度、存在的价态以及形态有关,以不同形式存在的重金属,其毒性大小有所不同,一般来讲,可溶性金属要比颗粒金属的毒性大,所以分为“可溶性” 重金属的测定和重金属总量的测定。

  1.1 涂料中“可溶性”重金属测定的标准

  “可溶性”重金属的前处理是在模拟人体胃酸 (0 . 07 mol / L 盐酸溶液 ) 的条件下把涂料中重金属部 分溶解进去,能够定量地把重金属转化为溶液的方 法。我国目前已经实施的 3c 认证就是要求测定样品中的某些“可溶性”重金属。现有的可参照标准有: GB18581- 2001 ; GB18582 一 2001 ; GB / T 9758 . 1 — 1988(idt ISO3856 . 1 : 1984) 。 GB / T 9758 . 4 — 1988(idt ISO3856 . 4 : 1984) , GB / T 9758 . 6-1988(idt ISO3856 . 6 : 1984) 。 GB / T 9758 . 7 — 1988(idt ISO3856 . 7 : 1984) , EN71 — 1 : 2001 等。

  1 .2 涂料中重金属总量测定的标准

  重金属总量的前处理是以一种合适的酸,用合适的手段或设备,把涂料中的重金属全部溶解进 去,能够定量地把重金属转化为溶液的方法。近来 风靡全球的 ROHS 指令就是要求测定样品中某些 重金属的总量。现有的可参照标准有: HBC 12 — 2002 ; SN / T 2004 . 1 — 2005 ; SN / T 2004 . 2 — 2005 ; SN / T 2004 . 3 — 2005 : IEC 6232 1 : GB / T 1 3452 . 1- 92(ISO6503 : 1984) ; ASTM D 3335 -85a (1999) : ASTM D 3618 -85a (1999) ; ASTM D 371 8 — 85a (1999) ; ASTM D 371 7 — 85a (1999) : ASTM D3624 -85a (1999) ; ASTM D 4834---03 等。

  2 样品制备

  2 . 1 固体样品

  涂料中有些品种,如粉末涂料、可分散性乳胶粉等,为粉末状;涂料中的原材料,如颜料、填料等,为细小颗粒状。对于固体样品的前处理,首先应使其达到均匀化,笔者建议尽量将样品研磨细。

  2 . 2 液体样品

  涂料大多数的存在形式为液体状态,样品的前处理首先应防止外部污染,需避光,且避免暴露在空气中。笔者建议将样品置于烘箱中烘干后,再进 行粉碎。具体方法可参照国标 GB 18582-2001 中 附录 c 的涂膜制备;当然也可以准确称样后在电炉上逐渐缓慢去除全部溶剂后直接处理,但此时需测定涂料的固体含量。

  3 涂料中重金属测定的前处理方法

  常用的方法有微波消解法、高低温灰化法、混 酸湿法消解、硫酸灰化、碱性消解等,下面就对各 种方法作一一介绍。

  3 . 1 微波消解法

  该方法取自 US EPA 3052 。微波消解法作为一种样品前处理方法,可以使样品处理更加快速准确 安全。近 l0 年来,此技术在原子吸收光谱分析的样 品前处理方面取得了广泛应用并具有广阔的发展 前景。微波是一种频率在 300 MHz-300 GHz 的电磁 波。当微波通过试样时,极性分子随微波频率快速变换取向,如微波为 2 450 MHz 时,分子每秒钟变换方向 2.45 × 10 9 次,分子来回转动,与周围分子相互碰撞摩擦,总能量增加,使试样温度急剧上升。同时,试液中的带电粒子 ( 离子、水合离子等 ) 在交变的电磁场中,受电场力的作用而来回迁移运动,也会与邻近分子撞击,使得试样温度升高。

  微波消解法溶样即通过涂料样品与酸的混合物对微波能的吸收达到快速加热并消解样品的目的。该方法的优点是:加热速率快、效率高,尤其在密闭容器中,可以在数分钟之内达到很高的温度和压力,使样品快速溶解。此外,密闭容器微波消解能避免样品中存在的或在样品消解时形成的挥发性分子组分中痕量元素的损失,还能减少酸的使用量,从而显着降低空白值,保证测量结果的准确性。同时,微波消解易于实现自动化,可与其它分析仪器实行联机分析。但微波消解的条件探索和仪器的最佳设计等还有待于大量实践来确定。加热的 快慢和消解的快慢,不仅与微波的功率有关,还与涂料样品的组成、浓度以及所用试剂即酸的种类和 用量有关。要把一个涂料样品在短时间内消解完,应该选择合适的酸、合适的微波功率与消解时间。具体方法为:准确称取 1 g 试样于聚四氟乙烯 罐中,加入 5.0 mL 硝酸和 1.5 mL 30 %过氧化氢溶 液,拧紧聚四氟乙烯罐盖,室温下浸泡 10 min 后放 入微波炉中。置微波炉 350 W 功率档加热 l min , 450 W 功率档加热 5 min , 550 W 功率档加热 5 min , 650 W 功率档加热 3 min 。冷却后开盖,将罐内溶液 无损失地转移至烧杯中,置于通风橱内的电炉上, 于 l 00 ℃ 左右赶酸至近干,将样品转移至100 mL 容 量瓶中加去离子水定容;同时做试剂空白试验。

  3 . 2 马弗炉高温灰化法

  该方法可参照 GB / T 13452 .1-92 。马弗炉高温灰化法作为一种经典的样品前处理方法,在涂 料中得到了最广泛的运用,如: ASTM D 3335 — 85a (1999) ; ASTM D 3618 -85a (1999) ; ASTM D 371 8 — 85a (1999) ; ASTM D 3717 — 85a (1999) 等。其原理也很简单,即将涂料样品蒸发至于后,在 500 ℃ ( 大多数情况下 ) 灰化,使样品中含有的有机物分解挥发,仅留下矿物质灰分。该方法的优点 是:样品大小无限制,不需经常监视,简单;缺点是样品消化时间长,且回收率比较低 ( 如铅、镉、锌 等 ) ,挥发性金属会损失。干法灰化需要掌握好灰化温度和时间,最佳灰化温度和时间是确保样品灰化完全和防止元素挥发损失的关键条件,时间过短样品分解不完全,回收率低;时间过长则易带来元素的挥发损失。应注意易挥发元素的测定,如 Hg 、 As 、 se 等不宜用高温灰化法。

本文来自[论文资源库]lunwen.5151doc.com收集与整理,感谢原作者。
本文版权归原作者所有,如需转载或摘录请注明出处:论文资源库 http://lunwen.5151doc.com

论文录入:5151doc    责任编辑:5151doc 
【字体: 】【发表评论】【加入收藏】【告诉好友】【打印此文】【关闭窗口
| 设为首页 | 加入收藏 | 联系站长 | 在线投稿 | 版权申明 | 网站登陆 |