牙膏中铁、铜、砷、镉、铅等10种元素检测方案(ICP-MS)

天瑞仪器Skyray Instrument服务热线：800-9993-800 400-7102-888 ICP-MS 2000E 测定牙膏中铁、铜、砷、镉、铅等10种元素含量 牙膏是一种常用清洁牙齿、保护口腔的卫生用品。随着科技的发展，牙膏的功效也逐渐增多。与此同时，牙膏中添加剂的种类也越来越多。在生产过程中，不可避免地引入多种元素。过多的摄入这些元素，可能会导致疾病的发生。比如铅，长期沉积在人体内，会导致神经系统和造血功能紊乱，影响人体的新陈代谢及智力发育。因此，对牙膏中元素含量的检测，显得尤为重要。 本文参考国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会发布的《GB/T 38789-2020口腔清洁用品牙膏中10种元素含量的测定电感耦合等离子体质谱法》，采用 6mLHNO3+2mLHF 对市面上所售的某品牌牙膏进行微波消解，选取Rh、In、Re作内标，校正仪器漂移及样品基体所带来的影响和波动。利用 ICP-MS 2000E 进行测定，结果表明，该方法能够快速、准确地分析牙膏中多种元素的含量。 1.仪器简介 ICP-MS 2000E是江苏天瑞仪器股份有限公司自主研发的电感耦合等离子体质谱仪(如图1)，采用 PRC 碰撞反应池技术，有效消除多原子离子干扰，该款仪器具有灵敏度高、检出限低、稳定性好等优点。 图1. ICP-MS 2000E电感耦合等离子体质谱仪外观图 2.测试原理 样品经微波消解处理，通过雾化器雾化后送入高温等离子体中，干燥、原子化、电离，元素离子经接口室进入质谱仪，通过离子透镜系统、质量分析器及检测器，检测器对相应元素离子做出响应(每秒离子计数 cps (counts per second))，利用响应强度与待测元素离子浓度成正比关系进行定量分析。 3.1实验所用设备及试剂 ICP-MS 2000E(带碰撞反应池，江苏天瑞仪器股份有限公司)； 微波消解仪(WX-8000，上海屹尧)； 实验所用超纯水(电阻率达18.25MQ.cm， 默克密理博，德国)； 硝酸(质量比为65%， G.R，萨劳，西班牙)； 氢氟酸(质量比为40%， G.R， 国药集团)； 元素标准溶液(10ug/mL， Inorganic Ventures， 美国)； 氩气(纯度99.999%， Air Products，美国)。 He/H2混合气(其中H2 为 7.13%mol/mol，上海伟创)。 3.2样品前处理 准确称取 0.25g牙膏样品(精确至0.0001g)于事先洗好的微波消解罐中，加入6mLHNO3及 2mLHF 后混匀，预反应15分钟后，盖上消解盖，置于微波消解仪中进行消解，，同时做试样空白。微波工作条件如表1。待消解完成、冷却后，打开消解罐，在赶酸仪上进行赶酸 1h，温度为120℃。赶酸完成后取下冷却至室温，将消解液转移至100mL 的容量瓶中，同时用超纯水冲洗微波消解盖及消解罐至少三次，洗涤液一并转移至容量瓶中，同时加入Rh、In、Re的混合内标，用超纯水定容至刻度并摇匀，定容后的内标浓度为 10ug/L。 表1. 微波消解仪工作参数 步骤 温度/℃ 压力/atm 保持时间/min 1 130 15 10 2 165 20 5 3 180 25 30 3.3标准溶液配制 配制不同浓度梯度 Ti、Cr、Mn、Fe、Cu、As、Se、Cd、Hg、Pb多元素混合标准溶液，于一系列100mL 的容量瓶中，加入Rh、In、Re的混合内标，用1%硝酸定容至刻度并摇匀，最终内标浓度为 10ug/L，如表2。 表2.各元素标准溶液浓度(ug/L) 元素 标液1 标液2 标液3 标液4 标液5 标液6 Cr、Fe、Cu、As、Se、Cd、Pb 0.5 1 2 5 10 20 Ti 1 5 10 20 50 100 Mn 1 2 5 10 20 50 Hg 0.2 0.5 1 2 3 5 3.4仪器参数优化 采用 10ug/L Li、Co、In、Ce、U调谐液对仪器进行优化，参数如表3。 表3.仪器工作参数 仪器参数 工作条件 仪器参数 工作条件 RF电源功率 1300W 等离子气 13L/min 辅助气 1.06 L/min 载气 1.2L/min 采样深度 16 扫描方式 跳峰 He/H2 混合气 4.8mL/min 重复次数 3次 3.5实验数据 待仪器热机完成后，在 He/H2碰撞反应模式下对试样空白进行平行测定7次，计算其方法检出限；同时对样品进行加标，计算其加标回收率，详见表4。 表4.方法检出限及加标回收率 元素 同位素 检出限ug/L 测定值ug/L 样品值mg/kg 加标量ug/L 加标回收率(%) Ti 47 0.90 44.01 2852.91 50.0 100.6 Cr 52 0.075 0.52 0.57 1.0 104.6 Mn 55 0.11 0.17 0.21 1.0 119.2 Fe 56 2.33 11.25 18.31 20.0 99.8 Cu 63 0.067 0.22 0.28 1.0 119.5 As 75 0.85 <0.85 ND 1.0 85.0 Se 82 0.29 <0.29 ND 1.0 106.7 Cd 111 0.04 <0.04 ND 1.0 101.8 Hg 202 0.023 <0.023 ND 0.5 95.8 Pb 208 0.023 0.086 0.11 1.0 101.5 利用微波消解法，采用 HNO3-HF 体系对样品进行前处理，以 Rh、 In、Re作内标，校正仪器漂移和基体的影响，使用电感耦合等离子体质谱仪 ICP-MS 2000E 测定了某品牌牙膏中10种元素含量。实验数据表明，该方法检出限在 0.023ug/L~2.33ug/L 之间，加标回收率为85%~119.5%，结果表明该方法可以满足牙膏样品中的元素含量检测的要求。 ( 5.参考文献 ) [1]国家市场监督管理总局/国家标准化管理委员会 GB/T 38789-2020口腔清洁用品牙膏中10种元素含量的测定电感耦合等离子体质谱法，全国口腔护理用品标准化技术委员会，2020。 --天瑞仪器：一丝一毫彰显科技艺术-- 江苏天瑞仪器股份有限公司是具有自主知识产权的高科技企业，注册资本46176万。旗下拥有苏州天瑞环境科技有限公司、北京邦鑫伟业技术开发有限公司、深圳市天瑞仪器有限公司、上海贝西生物科技有限公司、天瑞环境科技(仙桃)有限公司、四川天瑞环境科技有限公司六家全资子公司和江苏国测检测技术有限公司、上海磐合科学仪器股份有限公司、沁水璟盛生活垃圾全资源化有限公司三家控股子公司。总部位于风景秀丽的江苏省昆山市阳澄湖畔。公司专业从事光谱、普谱、质谱等分析测试仪器及其软件的研发、生产和销售。 天瑞大厦实景图 地址：江苏省昆山市玉山镇中华园西路江苏天瑞仪器股份有限公司Jiangsu Skyray Instrument Co.，Ltd.传真：址： www.skyray-instrument.comE-mail ： sales@skyray-instrument.com 牙膏是一种常用清洁牙齿、保护口腔的卫生用品。随着科技的发展，牙膏的功效也逐渐增多。与此同时，牙膏中添加剂的种类也越来越多。在生产过程中，不可避免地引入多种元素。过多的摄入这些元素，可能会导致疾病的发生。比如铅，长期沉积在人体内，会导致神经系统和造血功能紊乱，影响人体的新陈代谢及智力发育。因此，对牙膏中元素含量的检测，显得尤为重要。本文参考国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会发布的《GB/T 38789-2020 口腔清洁用品 牙膏中10种元素含量的测定 电感耦合等离子体质谱法》，采用6mLHNO3＋2mLHF对市面上所售的某品牌牙膏进行微波消解，选取Rh、In、Re作内标，校正仪器漂移及样品基体所带来的影响和波动。利用ICP-MS 2000E进行测定，结果表明，该方法能够快速、准确地分析牙膏中多种元素的含量。 1.仪器简介ICP-MS 2000E是江苏天瑞仪器股份有限公司自主研发的电感耦合等离子体质谱仪（如图1），采用PRC碰撞反应池技术，有效消除多原子离子干扰，该款仪器具有灵敏度高、检出限低、稳定性好等优点。图1. ICP-MS 2000E电感耦合等离子体质谱仪外观图 2.测试原理样品经微波消解处理，通过雾化器雾化后送入高温等离子体中，干燥、原子化、电离，元素离子经接口室进入质谱仪，通过离子透镜系统、质量分析器及检测器，检测器对相应元素离子做出响应（每秒离子计数cps（counts per second）），利用响应强度与待测元素离子浓度成正比关系进行定量分析。 3.实验部分3.1 实验所用设备及试剂ICP-MS 2000E(带碰撞反应池，江苏天瑞仪器股份有限公司)；微波消解仪(WX-8000，上海屹尧)；实验所用超纯水(电阻率达18.25MΩ·cm， 默克密理博，德国）； 硝酸（质量比为65%,G.R，萨劳，西班牙）；氢氟酸（质量比为40%，G.R，国药集团）；元素标准溶液(10µg/mL，Inorganic Ventures，美国)；氩气（纯度99.999% ，Air Products，美国）。He/H2 混合气（其中H2为7.13%mol/mol，上海伟创）。3.2 样品前处理准确称取0.25g牙膏样品（精确至0.0001g）于事先洗好的微波消解罐中，加入6mLHNO3及2mLHF后混匀，预反应15分钟后，盖上消解盖，置于微波消解仪中进行消解，同时做试样空白。微波工作条件如表1。待消解完成、冷却后，打开消解罐，在赶酸仪上进行赶酸1h，温度为120℃。赶酸完成后取下冷却至室温，将消解液转移至100mL的容量瓶中，同时用超纯水冲洗微波消解盖及消解罐至少三次，洗涤液一并转移至容量瓶中，同时加入Rh、In、Re的混合内标，用超纯水定容至刻度并摇匀，定容后的内标浓度为10μg/L。表1. 微波消解仪工作参数步骤温度/℃压力/atm保持时间/min11301510216520531802530 3.3 标准溶液配制配制不同浓度梯度Ti、Cr、Mn、Fe、Cu、As、Se、Cd、Hg、Pb多元素混合标准溶液，于一系列100mL的容量瓶中，加入Rh、In、Re的混合内标，用1%硝酸定容至刻度并摇匀，最终内标浓度为10μg/L，如表2。 表2. 各元素标准溶液浓度（µg/L）                元素标液1标液2标液3标液4标液5标液6Cr、Fe、Cu、As、Se、Cd、Pb0.51251020Ti15102050100Mn125102050Hg0.20.51235 3.4仪器参数优化采用10μg/L Li、Co、In、Ce 、U调谐液对仪器进行优化,参数如表3。表3. 仪器工作参数仪器参数工作条件 仪器参数工作条件RF电源功率1300W等离子气13L/min辅助气  1.06   L/min载  气1.2L/min采样深度16扫描方式跳 峰He/H2 混合气4.8mL/min重复次数3次 3.5 实验数据待仪器热机完成后，在He/H2碰撞反应模式下对试样空白进行平行测定7次，计算其方法检出限；同时对样品进行加标，计算其加标回收率，详见表4。表4. 方法检出限及加标回收率 元素同位素检出限μg/L测定值μg/L样品值mg/kg加标量μg/L加标回收率（%）Ti470.9044.012852.9150.0100.6Cr520.0750.520.571.0104.6Mn550.110.170.211.0119.2Fe562.3311.2518.3120.099.8Cu630.0670.220.281.0119.5As750.85<0.85ND1.085.0Se820.29<0.29ND1.0106.7Cd1110.04<0.04ND1.0101.8Hg2020.023<0.023ND0.595.8Pb2080.0230.0860.111.0101.5 4. 结论利用微波消解法，采用HNO3－HF体系对样品进行前处理，以Rh、In、Re作内标，校正仪器漂移和基体的影响，使用电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS 2000E测定了某品牌牙膏中10种元素含量。实验数据表明，该方法检出限在0.023μg/L~2.33μg/L之间，加标回收率为85%~119.5%，结果表明该方法可以满足牙膏样品中的元素含量检测的要求。 5.参考文献 [1] 国家市场监督管理总局/国家标准化管理委员会 GB/T 38789-2020口腔清洁用品 牙膏中10种元素含量的测定 电感耦合等离子体质谱法，全国口腔护理用品标准化技术委员会，2020。