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液态涂料中铅含量快速测定方法研究

2021-08-18 来源:沧州农业机械网

液态涂料中铅含量快速测定方法研究

0 引 言

铅是人体非必需的有害元素, 并在人体内存在富集作用。如果长期接触含铅物质, 往往会损害人体( 尤其是儿童)骨骼、造血系统、神经系统和脑细胞[1] 。近年来, 随着人类健康意识的增强以及国际贸易竞争的激烈, 涂层(包括涂料) 中的铅含量成为热点问题, 许多国家为此对涂料中的铅含量制定了严格的限量标准[ 2]中国涂料在线coatingol.com。出于源头管理的需要, 对于液态涂料中铅含量的检测方法也就成为了研究热点。

目前, 对于液态涂料中铅含量的检测, 国内外普遍采用涂层中铅含量的检测方法, 即将液态涂料涂覆制成固态涂层, 刮取涂层粉碎后进行酸提取或消解, 最后采用火焰原子吸收光谱法或者电感耦合等离子光谱法测定[ 3- 6] 。这些方法虽然可以准确测定涂料中的铅含量, 但都费时费力, 并且在样品前处理过程中容易产生误差。X射线荧光光谱法( XRF) 是近年发展起来的一种具有快速、准确、非破坏性的快速无损分析方法[ 7] , 在欧盟RoH S指令的相关检测中已经作为快速半定量的有效方法得到认可[ 8- 9] 。为缩短测试时间, 减少测试成本, 本文借鉴X射线荧光光谱法在快速半定量分析中的优点, 首次建立了针对液态涂料中铅含量的快速半定量方法。

1 材料与方法

1 1 仪器、试剂与材料

X射线荧光光谱仪: 岛津EDX - 720 能量色散型X 射线荧光光谱仪, Rh靶X射线光管, 管电压50 kV, 管电流100 uA,Ag滤光片。

其他设备: 德国B rand 0.01~ 1.0 mL移液枪; 瑞士M ettlerAG 285万分之一克高精度电子天平; 法国M illipore超纯水器。

铅标准溶液: 准确称取一定量分析纯的硝酸铅( 精确到0.000 1 g), 用超纯水配置成5 000 mg /kg的铅母液, 然后以液态涂料为基质配置成10 mg /kg、20 m g /kg、40 m g /kg、80 mg /kg的系列铅标准溶液。

1 2 工作曲线制作

按照EDX- 720中关于工作曲线的制作步骤, 设置好仪器分析条件后, 在仪器上分别测试上述系列标准样品, 每个标准样品测试时间约150 s。

选取铅元素的特征X 射线谱Pb Lb1 ( 12.42 ~12.82 keV ), 以拟合峰面积为定量依据建立以涂料为基质的铅元素工作曲线。

2 结果与讨论

2 1 标准曲线

在X射线荧光光谱法分析中, 样品基质对X射线的吸收会影响目标元素的测定, 商用EDX仪自带以其他材料为基质的工作曲线可能无法准确应用于液态涂料中铅含量的测定。因此, 本文首先选用A、B、C 3 类不同涂料作为基质来配置系列含铅标准样品, 以此考察自建铅元素标准曲线可行性。表1为3种涂料含铅系列标准样品的测定结果。工作曲线中X i为铅浓度; Ii为对应的特征X射线强度。

表1显示, 在不同涂料基质中, 同浓度级别铅元素的X射线特征谱线强度基本一致, 空白基质中铅元素的特征谱强度接近于0, 3条标准曲线的最小相关系数平方达0.998 6。这表明, 涂料基质对于铅元素特征X射线没有明显吸收, 不同涂料基质对铅元素分析结果准确度影响较小, 可以将某类涂料的工作曲线应用于其他类涂料铅含量的测定。

2 2 模拟样品验证

为验证工作曲线的有效性, 用D类涂料重新配制了4 种不同铅浓度的模拟样品( 1# , 2# , 3# , 4# ), 然后利用C 类涂料工作曲线分别进行定量测试, 测试结果见表2。

表3结果显示, 3种不同涂料基质中铅元素6次重现性测定结果基本一致, 最大标准偏差2 20 m g /kg。这表明方法具有较好的重现性。

2 4 方法检测限

采用C类涂料工作曲线对未加铅元素的空白涂料进行12次重复测定, 以3 倍标准偏差计算方法检测限, 结果为3. 1 m g /kg。表明方法检测限相对于现有标准限量较低, 方法有较大的应用空间。

2 5 方法的比较

由于之前对EDX 应用于液态涂料铅含量检测的研究很少, 目前尚未见商用EDX设备自带以液态涂料为基质的工作曲线。在此情况下, 用户一般被推荐使用EDX 设备中自带的塑胶工作曲线。为比较这2 种工作曲线的准确度, 选取了4类不同涂料为基质, 分别配置了理论值为25 m g /kg的模拟样品11# 、22#、33# 、44# , 采用C类涂料工作曲线以及仪器自带塑胶工作曲线进行了定量测定, 测试结果见表4。

表4 显示, 塑胶工作曲线测试结果的最大误差为115.6%, 平均误差为71. 6% , 自建C类涂料工作曲线测试结果最大误差为30. 8%, 平均误差为15.1%。这表明, 相对于塑胶工作曲线, 自建工作曲线由于采用了涂料作为基质, 能够明显提高对液态涂料中铅含量测试结果的准确度。

3 结 语

在能量色散型X射线荧光光谱仪( EDX)上自建了以液态涂料为基质的铅元素工作曲线, 在铅含量0~ 100 m g /kg 范围时, 不同类涂料的铅元素工作曲线基本一致, 可以用单一工作曲线进行不同涂料样品的半定量测定。模拟样品验证和方法重现性试验结果表明该方法具有较好的精度和重现性, 方法检测限为3.1 m g /kg, 可以满足液态涂料铅含量的快速半定量筛选要求。与商用EDX常用的塑胶工作曲线相比, 自建的工作曲线在准确度和精度上都具有明显的优势。总之, 该方法无需对样品进行任何化学前处理, 具有快速、简单、数据较为准确等特点, 可以极大的减少测试工作量, 推广使用后也有利于监管部门提高检测效率, 也有助于生产企业加强内部管控。