陶瓷溶出铅、镉浓度快速检测方法研究
18/04/2009
陶瓷溶出铅、镉浓度快速检测方法研究
刘君峰 商贵芹 陈 明
常州出入境检验检疫局 工业及消费品安全检测中心
摘 要：采用阳极溶出伏安法（ASV）快速测试了目前国际上日用陶瓷的主要卫生指标—溶出铅、镉浓度，并将实际样品测试结果与石墨炉原子吸收法（GF-AAS）进行了比较。结果表明，该方法对溶出铅、镉的检出限分别低于40ug/L和25ug/L，回收率在90~110%之间，RSD小于5.0%，能够达到国际陶瓷卫生标准的测试要求。并且该方法与GF-AAS相比，具有仪器价格低、检测快速、简单易用等优点。
关键词：陶瓷; 阳极溶出伏安法; 铅; 镉
中图分类号：文献标识码
1 前言
我国是世界上最大的日用陶瓷生产国，也是世界上最大的日用陶瓷出口国。为了保护消费者健康以及建立技术贸易壁垒，世界各国政府都建立了陶瓷产品相关的安全卫生标准[-3]。其中，溶出铅、镉浓度是最主要的一种。
关于此项指标的检测方法，较为常见的是石墨炉原子吸收法（GF-AAS）、电感耦合等离子源质谱法（ICP-MS）[4,5]。但这些方法的仪器设备昂贵、体积庞大、需要建立专门的实验室且需要专业的技术人员来操作，并不适合一般企业的内部质量控制和现场快速检验。因此，本文针对陶瓷的此项标准，介绍了一种仪器价格低、体积小、且操作快速、数据准确的新方法—阳极溶出伏安法。
2 实验部分
2.1 主要仪器与试剂
英国百灵达公司SA4000型陶瓷溶出铅、镉快速测定仪；美国Varian公司AA240Z石墨炉原子吸收仪；美国Millipore公司超纯水器（Simplicity）；Brand系列移液枪。
标准测试溶液：Pb、Cd标准溶液（1000mg/L）由中国标准物质研究中心提供，不确定度均为1mg/L。实验时根据需要用超纯水配置成适当浓度的溶液。
浸泡液：4%（v/v）乙酸水溶液，由优级纯乙酸和超纯水配制。
2.2 仪器工作条件及操作
ASV法工作条件为SA4000的内置条件，操作步骤为：仪器开机自动自检；将准备好的样品浸泡液放入5mL配套试管，加入专用酸度调节片，将电极插入电极卡槽中并插入处理好的浸泡液中，1～2min后，屏幕即显示测量值。
石墨炉原子吸收法条件为AA240Z自身推荐的最优条件。
2.3 样品处理
取企业送检的各类陶瓷罐、瓶共10种样品。根据样品的不同形状，根据标准要求添加一定体积的4%乙酸浸泡液，在22±20C培养箱中浸泡24h，同时也进行空白试验。浸泡完成后采用ASV法和GF-AAS法测试浸泡液中的铅、镉浓度。
3 结果与讨论
3.1 阳极溶出伏安法原理
ASV法已在其它领域的金属离子浓度测试中应用了多年[6,7]。该方法的原理分为两个过程：①电沉积过程，将还原电势施加于工作电极，当电极电势超过目标金属离子的析出电势，目标金属离子将逐渐还原为金属电镀（沉积）于工作电极表面；②溶出过程，当足够的金属镀于工作电极表面后，向工作电极以恒定加速度增加电势，金属将在电极上（氧化）溶出。对于给定电解质溶液和电极，每种金属都有特定的氧化或溶出反应电压，该过程释放出的电子形成峰值电流。测量该电流并记录相应电势，通过它们氧化电势的差异、溶出电流峰的出峰电位和峰高就可以同时定性、定量测量多种金属的浓度。
3.2 阳极溶出伏安法测试效果
由于SA4000出厂时已存储了近百万条标准曲线，配合使用的一次性电极也都在出厂过程中经过精密校正并赋予了对应标准曲线的八位数识别号，因此在使用过程中不再需要进行标准曲线校正。表1为该仪器提供的主要技术指标。
表1 SA4000型陶瓷溶出铅、镉快速测定仪的主要技术指标
|
|
铅
|
镉
|
|
校正方法
|
电极预校正
|
电极预校正
|
|
分析时间
|
1 min
|
1 min
|
|
检测范围
|
40 ~3000 µg/L
|
25 ~1000µg/L
|
|
分 辨 率
|
1µg/L
|
1µg/L
|
|
精 度
|
100µg/L时±5%CV
|
50µg/L时±5%CV
|
|
操作温度
|
22°C
|
22°C
|
采用仪器内置的测试条件对两个陶瓷样品的浸泡液各进行了6次平行测试，然后对样品进行了加标回收率测试，结果见表2。表2的结果表明，该方法的相对标准偏差小于5.0%，加标回收率在90%～110%之间，精度能够满足标准的测试要求[8]。
表2 加标回收率及精密度实验结果
|
样品编号
|
元素
|
测定平均值
（µg/L）
|
加标量（µg/L）
|
加标测定量
（µg/L）
|
回收率
（%）
|
相对标准偏差（%）
|
|
FP080892
|
铅
|
121
|
100
|
215
|
94.0
|
3.2
|
|
镉
|
32
|
50
|
78
|
92.0
|
3.5
|
|
FP080943
|
铅
|
298
|
200
|
481
|
91.5
|
4.6
|
|
镉
|
56
|
100
|
164
|
108.0
|
4.1
|
3.3 实际测试过程中与GF-AAS法的比较
为了研究ASV法与常用GF-AAS法对实际样品测试结果的相关性，分别用这两种方法测试了8个陶瓷样品，测试结果见图1。图1显示，两种方法对于陶瓷溶出铅、镉测试结果的相关性分别达到0.996和0.985，这表明ASV法与GF-AAS法的测试结果具有较好的可比性。
图1 ASV法与GF-AAS法测试数据相关线性图
4 结论
阳极溶出伏安法（ASV）可以满足陶瓷主要卫生指标—溶出铅、镉浓度的测试要求，且与常用的GF-AAS法具有较好的可比性。相对于目前常用的GF-AAS法和ICP-MS法，ASV法具有仪器设备轻便低价、操作简单快速的优点，更适合企业质量控制和监管机构现场测试。
参考文献：
[1] GB12651-2002: 与食物接触的陶瓷制品铅、镉溶出量允许极限[S].
[2] 欧盟84/500/EEC号指令: 与食物接触陶瓷制品铅、镉溶出量允许极限[S].
[3] FDA/ORA CPG 7117.06/07-1995: Imported and Domestic-Cadmium/Lead contamination [S].
[4] 宋武元. 石墨炉原子吸收光谱测定日用陶瓷铅镉溶出量的协作研究[J]. 检验检疫科学，2001.11（6）:23-25.
[5] 谢华林，文海初. ICP-MS法测定陶瓷容器中重金属元素的研究[J]. 中国陶瓷工业，2004. 11(3):32-34.
[6] ASTM D3557-2002: Standard Test Methods for Cadmium in Water[S].
[7] AOAC 982.23-1988: 食物中的镉和铅 (不包括油)[S].
[8] GB/T 3534-2002: 日用陶瓷器铅、镐溶出量的测定方法[S].
返回首页 >
查看其他新闻 >