ICP—AES法测定日用陶瓷器皿中铅和镉的溶出量

    刘怡+麦志喜+王佳莉+冯均利

    

    

    

    摘 要：建立了电感耦合等离子体-原子发射光谱（ICP-AES）测定日用陶瓷器皿中铅和镉溶出量的测定方法。结果表明：采用ICP-AES测定日用陶瓷器皿中溶出的Pb和Cd，相关系数r可达0.9999以上，加标回收率97 ～ 104%，相对标准偏差小于3.7%。方法快速简便、检出限低、精密度好，结果令人满意。

    关健词：电感耦合等离子体-原子发射光谱法；日用陶瓷；铅；镉；溶出

    1 前言

    日用陶瓷生产者为了提高产品质量，常常采用含铅、镉成分的釉料以及色釉料来增加表面光泽度与增添装饰效果。然而陶瓷器皿中溶出的铅和镉会对人体产生危害，严重的甚至中毒死亡。世界各国分别制定了相应的检测标准对日用陶瓷产品进行严格的铅、镉溶出量限制。

    电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES），是以电感耦合等离子矩为激发光源的光谱分析方法，具有准确度高和精密度高、检出限低、测定快速、线性范围宽、可同时测定多种元素等优点，广泛用于环境样品及岩石、矿物、金属等样品中数十种元素的测定。目前，日用陶瓷器皿中铅和镉溶出量的测定基本采用火焰原子吸收光谱仪法进行测定。

    本文建立的电感耦合等离子体-原子发射光谱法（ICP-AES）同时快速测定日用陶瓷器皿中铅和镉溶出量的测定方法，可直接用于日用陶瓷器皿中铅和镉溶出量的测定，为生产品质管理及进出口检验提供方法保障。

    2 实验

    2.1仪器与试剂

    2.1.1 仪器

    OPIMA（5300DV）型电感耦合等离子体-原子发射光谱仪（美国Perkin-Elmer公司）：工作气体：氩气；高频发生器功率：1.0 kW；冷却水流量：20 L/min；辅助气流量：0.2 L/min；泵速：1.2 mL/min。

    2.1.2 试剂

    乙酸（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；Pb、Cd标准储备液（1000 mg/L，国家标准物质中心）；实验用水：符合GB/T 6882中三级水以上。

    2.1.3 标准溶液的配制

    移取Cd标准储备液（1000 mg/L）10 mL于100 mL容量瓶中，用体积比为4%的乙酸溶液定容，得到Cd标准储备液100 mg/L。分别移取Pb标准储备液（1000 mg/L）和Cd标准储备液（100 mg/L）10 mL于100 mL容量瓶中，用体积比为4%的乙酸溶液定容，得到Pb（100 mg/L）和Cd（10 mg/L）混合标准储备液。再将混合标准液用体积比为4%的乙酸溶液稀释成系列混合标准溶液，其中含Pb系列浓度为0.0、1.0、2.0、3.0、5.0、10.0 mg/L，含Cd系列濃度为0.0、0.1、0.2、0.3、0.5、1.0 mg/L。

    2.2 实验方法

    2.2.1 试样的清洗

    将日用陶瓷器皿用弱碱性洗涤剂洗涤干净，然后用水反复冲洗干净，晾干备用。

    2.2.2 萃取

    在避光条件下，用4%（体积分数）乙酸溶液于（22 ± 2） ℃温度条件下，浸泡24 h ± 20 min，萃取陶瓷器皿表面溶出的铅和镉。

    2.2.3 标准曲线的绘制

    开机调整至仪器最佳工作状态，连续用4%的乙酸溶液进样，等读数稳定之后，用配置好的系列混合标准溶液进行测量，仪器自动绘制校准曲线，然后进行试样消解液测量。相关系数r可达0.9999以上。

    3 结果与讨论

    3.1 萃取条件的选择

    浸泡温度、时间、是否避光、萃取液体积等均可以对萃取液中迁移的铅和镉的浓度产生影响。因此，浸泡时要严格按照标准的要求进行：在避光条件下，用4%（提及分数）乙酸溶液于（22 ± 2） ℃温度条件下，浸泡24 h ± 20 min，同时在试样上加盖盖子减少挥发。

    不同标准对萃取液加入的量要求上并不一致，参照表1。从充液要求可以看出标准见萃取液体积的差别也是存在的，这种差别在小体积的试样上尤为明显。这就要求从事检测工作的人员要严格按照标准的要求操作。

    3.2 分析线的选择

    萃取液中元素含量相对简单，基体为4%（体积分数）乙酸溶液。但也要选择谱线之间干扰少、灵敏度适中的待测元素分析线。试验选用的各待测元素的分析线见表2。

    3.3 检出限

    在方法测定条件下，用4%（体积分数）乙酸溶液基体的低浓度Pb和Cd混合溶液连续测定11 次，其结果的3 倍标准偏差所对应的浓度值为各元素的检出限，见表2。

    3.4 精密度

    按上述2种标准的样品处理方法，分别对空白加标进行7次平行测定，计算各被测元素测定结果的相对标准偏差，测定结果见表3，相对标准偏差小于3.7%。

    采用标准加入标法进行考察，空白试样加标回收率为97 ～ 104%（见表4），结果较为满意。说明本方法具有较高的准确度。

    4 结论

    本文建立的电感耦合等离子体-原子发射光谱法（ICP-AES）测定日用陶瓷器皿中铅和镉溶出量的方法，快速简便、检出限低、精密度好， 结果满意，可直接用于日用陶瓷器皿中铅和镉溶出量的测定，为生产品质管理及进出口检验提供方法保障。

    参考文献

    [1] 刘冬，任聪，冯均利，等.ICP-AES测定钕铁硼永磁材料中的Nd、Dy、Pr、La、Co、B和Al.光谱实验室[J].2014，31（3）：380-383.

    [2] 冯均利，刘维良，邹春海.微波加热对日用陶瓷铅镉溶出量影响的研究.陶瓷学报[J].2009，30（4）：516-518.

    [3] 翟新岗，冯均利.浅谈影响日用陶瓷花纸装饰铅镉溶出的因素及对策.江苏陶瓷[J].2009，42（1）：31-32.

    [4] GB/T3534-2002，日用陶瓷器铅、镉溶出量的测定方法[S].

    [5] ASTM C738-1994（2016）， Standard Test Method for Lead and Cadmium Extracted from Glazed Ceramic Surfaces[S].