ICP—AES法测定日用陶瓷浸出液中稀土元素

蒋小良　陈琼　兰丽丽　钟月香　苏淑坛

摘要：建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法测定日用陶瓷浸出液中镧、铈、镨、钕、钇等5种稀土元素总量的分析方法。选取Rh作为内标元素消除非质谱干扰，在优化后仪器工作条件，测定5种稀土元素标准曲线的线性相关系数均大于0.9992，各元素的方法检出限在0.005～0.085ug/L，加标回收率在94.7～102.7%，精密度小于2.7%。

关健词：电感耦合等离子体原子发射光谱质谱法；日用陶瓷；浸出液；稀土元素

1引言

稀土在日用陶瓷中的应用，以其在陶瓷色料中的应用最早，早在20世纪50年代，稀土氧化物就被广泛地运用到陶瓷颜料生产中，稀土元素铈、镨、钕、钇、镧等氧化物起着色、助色、稳色等作用，加入到陶瓷色料中，具有色相沉着鲜艳、稳定、耐高温性能好、遮盖力强、呈色均匀等特点，能很好地提高色釉料的产品质量，增加花色品种，可用于陶瓷制品的釉上彩、釉下彩、瓷器色釉和精陶色釉之中。在陶瓷釉料中加入稀土元素后，釉料的工艺性能会有较好的改善，成瓷后釉的白度、显微硬度、机械强度、热稳定性和光泽度等性能指标都明显提高，特别是光泽度的改善更为显著，能产生出丰富多彩的颜色，颜色特别纯净、鲜艳，并且光透性强。稀土元素是稀有元素的一类，其化学性质很强，能形成极为稳定的氧化物、卤化物、硫化物等，可改善陶瓷材料的润湿性能、降低熔点，是优良的陶瓷色釉用原料。

王斌等等研究建立了电感耦合等离子体发射光谱法测定了陶瓷色釉料中15种稀土元素总量的检测方法，贺鹏等研究建立了ICP-MS法测定与食品接触的陶瓷制品中铀和钍迁移量，尚未发现测定日用陶瓷浸出液中铈、镨、钕、钇、镧的研究报道。目前，日用陶瓷浸出液中铅、镉等元素是研究热点，张萍研究了采用ICP-AES测定陶瓷器皿中微量溶出铅、镉，韦新红等旧研究了ICP-MS法快速测定陶瓷制品浸泡液中9种元素。

2实验部分

2.1仪器与试剂

中阶梯光栅——交叉色谱全谱直读等离子体发射光谱仪（Oprima 7300V，美国PerkinElmer公司）；超纯水系统（svnery UV，美国Millipore公司）；电子天平（TB-215D，美国丹佛公司）。

镧、铈、镨、钕、钇混合标准溶液：100 mg/L（国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院），日用陶瓷：由本地日用陶瓷企业提供；冰醋酸为优级纯，广州化学试剂厂。

4%醋酸溶液：准确移取4 m1冰醋酸到1000 ml容量瓶中，用水定容至刻度，摇匀，静置，临用前配制。

实验中所用器皿均经20%HNO3溶液浸泡24 h，依次用自来水、蒸馏水、去离子水冲洗干净，再用超纯水冲洗，晾干备用，实验用水为超纯水，电阻率18.2 MΩ·cm。

2.2仪器工作条件

ICP-AES主要工作参数：RF射频功率：1300 w；等离子体流量：15 L/min；辅助气流量：0.20 L/min；泵速：15rpm；雾化气流量：0.85 L/min；试样流量：1.50 mL/min；循环次数：3次；冲洗时间：5 s；读数延迟：35 s；数据采集积分时间：1～5 s，自动积分。元素的分析波长为：Cr220.353 nm，Co 214.440 nm和Ba 233.516 nm。

2.3实验方法

取待测日用陶瓷样品，用弱碱性洗涤剂洗涤干净，用自来水反复冲洗，再用蒸馏水漂洗干净，自然晾干。按国标要求，加入4%醋酸溶液至距上口边沿1 cm处，用保鲜膜盖好。在（22±2）℃条件下浸泡24 h后，准确移取10mL浸泡液到25 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，静置，然后用电感耦合等离子体发射光谱仪进行分析。

3结果与讨论

3.1元素分析波长的选择

由于稀土元素众多，而且每种元素谱线波长相近，容易造成谱线干扰，为了确定该方法是理想的稀土元素分析谱线，实验采用样品加标回收，观察每种稀土元素的干扰情况，以回收率最好，元素峰形最佳为基准，确定5种稀土元素的最适合的分析波长见表1。

3.2校准曲线和方法检出限

将镧、铈、镨、钕、钇混合标准溶液逐级稀释成质量浓度为0、0.5、1.0、2.0、5.0和10.0ug/L几的混合标准工作溶液，按照优化后仪器工作条件，依次进行分析，以质量浓度为横坐标（x），对应的峰面积为縱坐标（v）绘制校准工作曲线，并进行线性回归。根据国际理论和化学联合会的规定，测定11次平行基体空白的标准偏差，3倍的标准偏差为各元素的方法检出限。线性范围、线性回归方程、相关系数及方法检出限见表2。由表2可见，5种稀土元素在质量浓度为0～10 ug/L范围内，均呈现良好的线性关系，相关系数均大于0.9996，5种稀土元素的检出限均小于0.075 ug/L。

3.3方法的回收率和精密度

按照2-3试验方法，分别选择日用陶瓷样品：大碗和杯进行加标回收率实验，选取单元素加标水平为1 ug/L和5 ug/L，实验结果见表3。计算稀土元素总量加标回收率在94.7～102.7%之间，同时进行6次平行测试，计算方法的精密度在1.6～2.7%之间。

3.4样品分析

随机选择本地区日用陶瓷厂生产的4种类型日用陶瓷产品，在优化的试验条件下，测试样品中5种稀土元素溶出量，实验结果见表4。

4结论

建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法测定日用陶瓷中镧、铈、镨、钕、钇等5种稀土元素溶出量的分析方法，各元素在质量浓度范围为0～10ug/L范围内，均呈现良好的线性关系，相关系数均大于0.9996，检出限均小于0.075ug/L。方法加标回收率在94.7～102.7%之间，相对标准偏差小于2.7%，并用于实际样品测试。该方法操作简单快速、检出限低、重复性好、回收率高，能够满足实际工作的需要。