塑料中Cd、Hg、Pb和总Cr含量检测方案(ICP-MS)

SSL-CA20-653Excellence in Science Excellence in ScienceICPMS-173 岛津企业管理(中国)有限公司-分析中心Shimadzu (China) Co.， LTD. -Analytical Applications CenterEmail： sshzyan@shimadzu.com.cn Tel：86(21)34193996http：//www.shimadzu.com.cn ICP-MS测定塑料中 Cd、Hg、Pb和总Cr含量 ICPMS-173 摘要：参考国家标准 GB/T 38290-2019《塑料材料中镉含量的测定》、GB/T《38291-2019 塑料材料中铅含量的测定》、GB/T 38292-2019《塑料材料中含含量的测定》，使用岛津电感耦合等离子体质谱仪(ICPMS-2030系列)测定了塑料中 Cd、Cr、Hg和Pb四种重金属的含量。实验结果表明，四种元素方法检出限为 0.83 ug/kg~4.59 ug/kg， 塑料标准物质 RMX-A019 和 RMX-A028 测定结果与标准值一致，测定 RSD 小于3%，平行测定的 RPD 小于3%。该方法适用于塑料及其制品中 Cd、Cr、Hg 和Pb的检测。 塑料具有原料来源广泛、品种繁多、易于加工性能优异等特点，目前已成为各行各业不可缺少的一类重要材料。许多食品包装材料、儿童玩具、医疗器械等用品均为塑料材质，这些产品因直接和人类接触，其中所含有毒有害重金属元素有可能影响人体健康与安全，因此对其含量有着严格限制。 GB/T38295-2019《塑料材料中铅、镉、六价铬、汞限量》将于2020年11月1日起正式实施，该标准对包括婴幼儿用品、食品接触材料、电子电气、汽车、家具用品、一般塑料用品等各类塑料材料、母粒及其 制品中重金属元素进行了明确的限量要求(见表1)。 配套检测标准 GB/T 38290-2019《塑料材料中镉含量的测定》、GB/T38291-2019《塑料材料中铅含量的测定》、GB/T 38292-2019《塑料材料中汞含量的测定》也将于2020年11月1日起正式实施，指定电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)检测塑料材料中镉、铅、汞等元素含量。 本文参考以上检测标准，使用岛津电感耦合等离子体质谱仪 (ICPMS-2030系列)，测定了塑料中Cd、Hg、 Pb 和总Cr四种重金属的含量。 表1 塑料材料中铅、铬、汞、六价铬限量(GB/T 38295-2019) (单位： mg/Kg) 项目 婴幼儿用品塑料材料 食品及医用接触塑料材料 电子电气、汽车、家具用品 塑料材料及一般塑料用品 铅 100 100 1000 镉 50.0 100 100 汞 50.0 100 1000 六价铬 100 100 1000 实验部分 1.1仪器与夹具 岛津ICPMS-2030 系列电感耦合等离子体质谱仪，微波消解仪。 1.2实验器皿及试剂 实验所用器皿均使用硝酸溶液、((1+1)浸泡24小时后，用去离子水冲洗，干燥备用；实验用水为去离子水。HNO3(德国Merck，分析级)；；H202(比利时 Acros，分析纯)；四氟硼酸(百灵威，48%)) 多元素标准溶液(20mg/L)，汞元素标准溶液(1000 mg/L)，锗、铑、铑、铋混合标准溶液(100 mg/L)，美国 AccuStandard。 1.3样品前处理 称取约0.10 g样品于聚四氟乙烯微波消解罐中，加入5.00 mL HNO3、1.50mLH202和1.50mL四氟硼酸，放入微波消解仪中消解，消解程序见表2。消解结束后冷却至室温，转移至50.0mL样品瓶中，加入Au 溶液2.00mg/L作为稳定剂，用去离子水定容至50.0mL，摇匀待测。相同的方法制取空白样品。 表2 微波消解程序 步骤 控制温度(℃) 升温时间(min) 恒温时间(min) 消解程序 1 125 5.00 0 2 210 10.0 45.0 1.4仪器参数 等离子体参数： 高频功率：1.20kW 等离子体气流速：9.0 L/min 辅助气流速：1.10 L/min 载气流速：0.70L/min 炬管类型：Mini 雾化器类型：同心 雾化室：旋流 雾室温度：5℃ 采样深度：5.0 mm 高频频率：27.12 MHz 碰撞池参数： 碰撞气种类：He 碰撞气流速：6.0 mL/min 池电压：-21V 能量过滤器电压：7.0V 结果与讨论 2.1标准曲线溶液配制 使用5.00%硝酸配制 Cd、Cr 和 Pb的混合标准溶液；单独配制 Hg的标准溶液，加入2.00 mg/L的Au 作为稳定剂，内标元素为 Ge、Rh 和 Bi，浓度为 500 pg/L。标准溶液浓度见表3。 表3 分析元素质量数及标准溶液浓度 分析 质量 标准曲线浓度(ug/L) 元素 数 STD1 STD2 STD3 STD4 STD5 STD6 STD7 STD8 STD9 STD10 STD11 STD12 Cd 111 0 2.00 5.00 10.0 20.0 50.0 100 200 --- --- --- 5.00 Cr 52 0 2.00 5.00 10.0 20.0 50.0 100 200 --- Hg 202 0 --一 --- --- --- -- 0.50 1.00 2.00 Pb 208 0 2.00 5.00 10.0 20.0 50.0 100 200 --- -一 --- 2.2元素标准曲线如下： 图1 各元素的标准曲线图 2.3方法检出限 按照实验方法对空白溶液进行6次测定，以测定结果的3倍标准偏差计算仪器检出限，根据样品前处理方法计算方法检出限。 表4 线性相关系数、仪器检出限和方法检出限 元素 线性相关系数r 仪器检出限(ug/L) 方法检出限(ug/kg) Cd 0.99990 0.0017 0.83 Cr 0.99978 0.0057 2.83 Hg 0.99996 0.0092 4.59 Pb 0.99998 0.0038 1.89 2.4样品分析结果 取丙烯希-丁二烯-苯乙烯塑料标准物质 RMX-A019 和聚乙烯塑料标准物质 RMX-A028样品，按照“1.3样品前处理”处理后，用5%稀硝酸稀释10倍和100倍，使用 ICPMS-2030系列测定，测定结果见表5和表6。标准物质 RMX-A019称羊量0.0965 g， RMX-A028称样量0.0929g，标准物质测定结果与标准值一致，测定RSD 小于 3%。 按照标准要求，每个样品平行测定2次，并计算两次测定结果的绝对差值与算术平均值的比值，结果见表4和表5。平行测定的 RPD 小于3%，符合标准要求的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的20%。 表5 丙烯钥-丁二烯-苯苯烯塑料标准物质RMX-A019测定结果 元素 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料标准物质 RMX-A019 稀释倍数 平行测定 RSD(%) 平行测定 平均值 样品含量 标准值 RPD(%) 标准要求 1(ug/L) (n=3) 2(ug/L) (ug/L) (mg/kg) (mg/kg) (n=2) RPD(%) Cd 10 9.99 1.48 10.2 10.1 52.3 55.4±5.54 2.08 ≤20 Cr 10 21.3 0.43 21.3 21.3 110 112±11.2 0.00 ≤20 Hg 100 2.03 2.45 2.06 2.05 106 105±10.5 1.47 ≤20 Pb 10 25.7 1.56 25.7 25.7 133 126±12.6 0.00 ≤20 备注： RPD 为平行样品相对偏差。 表6)聚乙烯塑料标准物质 RMX-A028 测定结果 聚乙烯塑料标准物质 RMX-A028 元素 平行测定 RSD(%) 平行测定 平均值 样品含量 标准值 RPD(%) 标准要求稀释倍数 1(ug/L) (n=3) 2(ug/L) (ug/L) (mg/kg) (mg/kg) (n=2) RPD(%) d 10 28.4 1.61 28.6 28.5 153 151±15.1 0.70 ≤20 Cr 10 40.1 0.72 39.8 40.0 215 213±21.3 0.75 ≤20 Hg 100 3.66 0.92 3.76 3.71 200 200±20.0 2.70 ≤20 Pb 10 36.8 2.20 36.7 36.8 198 194±19.4 0.27 ≤ 20 备注： RPD为平行样品相对偏差。 结论 参考国家标准 GB/T 38290-2019《塑料材料中镉含量的测定》、GB/T38291-2019《塑料材料中铅含量的测定》、GB/T38292-2019《塑料材料中汞含量的测定》，使用岛津电感耦合等离子体质谱仪 (ICPMS-2030系列)，测定了塑料国家标准物质中 Cd、Hg、Pb 和总 Cr四种重金属的含量。标准物质 RMX-A019 和 RMX-A028 测定结果与标准值吻合，测定 RSD 小于3%，平行测定的 RPD 小于3%。仪器稳定性良好，灵敏度高、线性范围广、抗干扰能力强，适用于塑料及其制品中 Cd、Hg、Pb 和总 Cr 的检测。 岛津应用云 参考国家标准GB/T 38290-2019《塑料材料中镉含量的测定》、GB/T 38291-2019《塑料材料中铅含量的测定》、GB/T 38292-2019《塑料材料中汞含量的测定》，使用岛津电感耦合等离子体质谱仪（ICPMS-2030系列），测定了塑料国家标准物质中Cd、Hg、Pb和总Cr四种重金属的含量。标准物质RMX-A019和RMX-A028测定结果与标准值吻合，测定RSD小于3%，平行测定的RPD小于3%。仪器稳定性良好，灵敏度高、线性范围广、抗干扰能力强，适用于塑料及其制品中Cd、Hg、Pb和总Cr的检测。