消解溫度對石墨消解—ICP-MS法同時測定結(jié)果的影響

沈新星

摘 要：本次實驗采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS），使用石墨消解儀消解濾膜，探討消解溫度對同時測定鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、砷、硒、鎘、銻、鉛的影響。結(jié)果表明：在160 ℃時消解是同時測定鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、砷、硒、鎘、銻、鉛的最佳條件。

關(guān)鍵詞：石墨消解儀;電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）;微孔濾膜

Abstract： In this experiment， inductively coupled plasma mass spectrometry （ICP-MS） was used to digest the membrane with graphite digester， and the influence of digestion temperature on the simultaneous determination of chromium， manganese， iron， nickel， copper， zinc， arsenic， selenium， cadmium， antimony and lead was discussed. The results show that digestion at 160 ℃ is the best condition for the simultaneous determination of Cr， Mn， Fe， Ni， Cu， Zn， As， Se， Cd， Sb and Pb.

Keywords： graphite digester;ICP-MS;microporous membrane

隨著科技的進步，人類的生活越來越便利，然而工業(yè)的發(fā)展也帶來了一定程度的污染。目前，國內(nèi)測定工作場所空氣中金屬及其化合物的最新方法依據(jù)為《工作場所空氣有毒物質(zhì)測定》（GBZ/T 300.1—2017）。其中，鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、砷、硒、鎘、銻、鉛等元素都是用微孔濾膜采集，然而沒有關(guān)于石墨消解—ICP-MS法同時測定這些元素的標(biāo)準(zhǔn)。與原子吸收法相比，電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）在測定多個元素時具有快速、簡便性的特點[1]。電熱板消解法雖然設(shè)備價格低廉，但消解時間長，而且存在加熱過程中燒杯受熱不均勻及需要人員看守的缺點[2]。石墨消解法相較于傳統(tǒng)的加熱設(shè)備如電熱板、電爐等，溫控精度高，樣品受熱更均勻，樣品消解程度更統(tǒng)一[3]。微波消解法雖然有溶出重金屬更徹底、污染少及重復(fù)性好的優(yōu)點[4]，但價格相對較貴。因此，本次實驗采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS），使用石墨消解儀消解濾膜，探討同時測定時消解溫度對結(jié)果的影響，從而為測定工作場所空氣中有毒物質(zhì)提供參考。

1 實驗部分

1.1 儀器及耗材

使用的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀由賽默飛世爾科技公司生產(chǎn)，型號ICAP-RQ;微孔濾膜，孔徑0.8 mm，直徑40 mm，由鹽城天悅儀器儀表有限公司生產(chǎn);石墨消解儀，南京瑞尼克科技開發(fā)有限公司生產(chǎn);聚四氟乙烯消解管，使用前須用5%硝酸浸泡24 h;25 mL具塞刻度試管，使用前須用5%硝酸浸泡24 h。

1.2 試劑

超純水：使用的超純水經(jīng)上海和泰儀器有限公司生產(chǎn)的實驗室純水系統(tǒng)凈化，電阻率為18.2 MΩ·cm。

消解液：1體積高氯酸（[ρ20]=1.67 g/mL）與9體積硝酸（[ρ20]=1.42 g/mL）混合。其中高氯酸為國藥集團化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)的優(yōu)級純，硝酸為蘇州晶瑞化學(xué)股份有限公司生產(chǎn)的UP級硝酸。

調(diào)諧液：賽默飛世爾科技公司1.0 μg/L的Ba、Bi、Ce、Co、In、Li、U混合調(diào)諧液，介質(zhì)為2%硝酸+0.5%鹽酸。

內(nèi)標(biāo)：20 μg/L Bi、Ho、In、Li6、Rh、Sc、Tb、Y混合溶液。

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：國家有色金屬及電子材料分析測試中心生產(chǎn)的多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，國家編號：GNM-M25213-2013。

質(zhì)控：①混合質(zhì)控，由國家有色金屬及電子材料分析測試中心生產(chǎn)，編號為GBQC 21-0019，唯一標(biāo)識為19DA010;②水質(zhì)鐵：由生態(tài)環(huán)境部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所生產(chǎn)，編號為GSB 07-1188-2000，批號為202431。

硝酸-鹽酸混合溶液（2%硝酸+0.5%鹽酸）：鹽酸為蘇州晶瑞化學(xué)股份有限公司生產(chǎn)的UP級鹽酸。

1.3 實驗參數(shù)

實驗參數(shù)如表1所示。

1.4 實驗步驟

1.4.1 樣品處理。樣品處理步驟如下：①將10片微孔濾膜分別放入10支消解管中;②用硝酸-鹽酸混合溶液（2%硝酸+0.5%鹽酸）稀釋混合標(biāo)準(zhǔn)溶液至2 000 μg/L;③取1.0 mL稀釋后的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液滴入放有微孔濾膜的消解管中，滴加5支，剩余作空白樣;④將5 mL消解液加入消解管中，蓋上消解管蓋;⑤在石墨消解儀上160 ℃左右緩緩消解（需在通風(fēng)柜中），至溶液無色透明近干為止，取下冷卻后，用硝酸-鹽酸混合溶液（2%硝酸+0.5%鹽酸）將殘液定量轉(zhuǎn)移入25 mL具塞刻度試管中，并稀釋定容至25.0 mL，樣品溶液供測定。⑥重復(fù)①至④步驟，分別在180 ℃和200 ℃消解，共30支。

1.4.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線制備。第一，使用調(diào)諧液將儀器自動調(diào)諧至最佳狀態(tài);第二，將混合標(biāo)準(zhǔn)溶液用硝酸-鹽酸混合溶液（2%硝酸+0.5%鹽酸）分別稀釋至5.00、10.0、20.0、40.0、100、200 μg/L，以Bi、Ho、In、Li6、Rh、Sc、Tb、Y（20 μg/L）為內(nèi)標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，重復(fù)次數(shù)為3次，各元素曲線線性相關(guān)系數(shù)見表2。

此次實驗分2天進行，從表2可以看出，各元素的校準(zhǔn)方程線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均達到0.999，滿足測定要求。

1.4.3 樣品測定。用測定標(biāo)準(zhǔn)曲線的操作條件測定樣品溶液和空白溶液，重復(fù)次數(shù)為3次。

1.4.4 質(zhì)控樣測定。用測定標(biāo)準(zhǔn)曲線的操作條件測定質(zhì)控樣。數(shù)據(jù)見表3。

從表3可以看出，各元素的質(zhì)控值均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，校準(zhǔn)方程符合要求。

2 結(jié)果與討論

回收率如表4所示。本次實驗選擇的溫度從160 ℃開始，因為160 ℃以下消解液蒸發(fā)較慢，消解時間過長。此次購買的微孔濾膜每片的金屬含量略有差異，并且含量少，160 ℃和200 ℃消解的是同一盒，180 ℃消解的是另一盒，故無法直接用濾膜中金屬含量來體現(xiàn)溫度對消解結(jié)果的影響。由于難以采集工作場所空氣使濾膜中所有金屬含量相同，為了作對比分析，所以此次實驗在濾膜中每種元素加入2 μg是為了模擬采樣后的濾膜。由表4可得，在160 ℃時各元素回收率均在98%～103%，滿足分析要求。

3次測定各溫度下加標(biāo)樣品相對標(biāo)準(zhǔn)偏差如表5所示。由表5可得，在160 ℃時精密度為1.17%～4.82%，說明樣品在消解和測定過程中平行性較好，是同時測定鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、砷、硒、鎘、銻、鉛的最佳條件。160 ℃以上會對鉻和銻回收率產(chǎn)生影響，不符合同時測定的要求。但是，160 ℃時消解速度較慢，較200 ℃慢1.5 h左右，而200 ℃時錳、鐵、鎳、銅、鋅、砷、硒、鎘、鉛的回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差與160 ℃時相近，若不測鉻、銻，可升高消解溫度，提升工作效率。

3 結(jié)論

此次微孔濾膜中鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、砷、硒、鎘、銻、鉛的測定實驗，以硝酸-高氯酸（9∶1）混合酸為消解液，石墨消解儀在160 ℃消解，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定，方法簡便高效，是用于同時測定微孔濾膜中鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、砷、硒、鎘、銻、鉛的較快的方法，適用于工作場所空氣有毒物質(zhì)測定。

參考文獻：

[1]胡小耕，高永宏.ICP-MS測定甘肅某農(nóng)場大氣顆粒物中的鉻、銅、砷、鎘、鉛含量[J].甘肅地質(zhì)，2011（3）：89-92.

[2]趙晶，楊洋，林武，等.石墨爐消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定土壤中重金屬[J].四川環(huán)境，2018（3）：6-10.

[3]趙雯瑋，劉吉愛，朱紅波，等.全自動消解儀在分析領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用[J].西藏科技，2015（11）：79-80.

[4]蔣冰艷，何龍，李少艾，等.環(huán)境空氣中重金屬采樣濾膜的篩選及處理方法探究[J].綠色科技，2015（9）：210-213.