涂料中有毒有害元素检验检测技术研究进展分析

发表时间:2020/9/9   来源:《科学与技术》2020年28卷9期   作者:王明珠
[导读] 本文首先简要分析了涂料当中有害元素的主要来源及控制种类,
        摘要:本文首先简要分析了涂料当中有害元素的主要来源及控制种类,探讨了测定有害元素的主要方法(如分光光度法、原子吸收光谱法及原子荧光光谱法等)及当前研究进展,望能为此领域研究提供些许借鉴。
        关键词:涂料;有毒有害元素;检验检测;进展
        涂料是一种有着防腐作用且促进美观的功能性材料,在国民经济多领域中已得到广泛应用,比如建筑、机械制造、船舶等。早在2009年,我国在涂料产量上,已居于世界首位,是其生产、消费大国。伴随涂料领域的不断发展,以及人们在环保意识上的不断提升,涂料安全性越发受到社会各界的重视,并且国内外诸国也相继出来了一些法律法规或规范,对涂料当中有毒有害物质的使用加以限制,以此来保护人体健康及社会环境。本文结合当前实况,就检测检验涂料当中有毒有害元素的主要方法综述如下。
1.涂料当中有害元素的主要来源及控制种类分析
        针对涂料当中的有害元素而言,其多来自于生产涂料时所用到的各种原材料,比如助剂、颜填料等,这些原料当中通常会含有许多元素。因元素的毒性大小密切相关于其存在的价态、浓度及形态等,因此,在关于涂料的各种标准或法规当中,通常从两方面提出具体要求,即元素总量与可溶性元素。现阶段,国内外许多法规与保准对涂料产品当中的有害元素的具体限量给出了具体要求,比如在欧盟WEEE&ROHS指令当中,便对四种物质(即、六价铬、汞、铅与镉)提出了限制要求,而美国玩具安全标准消费者安全规范除了对玩具涂料当中的8种物质(如砷、钡、铅、镉、铬等)给予限量之外,还为了能够有效应对国际贸易壁垒与ROHS指令要求,相继出台了电子信息产品污染控制管理办法以及与之相匹配的支持标准,并在控制有害重金属含量方面,提出了具体要求。近年,有对相关标准进行了扩充与优化,比如制定并严格落实了玩具用涂料中有害物质限量、汽车涂料中有害物质限量及消费产品用涂料中有害元素向量等标本,使得在控制涂料产品当中有害元素方面得到进一步强化,为人体健康及环境保护提供了切实保障。
2.测定涂料当中有害元素的具体方法
2.1分光光度法
        此方法是一种比较传统的分析方法,实际就是对涂料样品进行处理,然后将各种显色剂加入其中,使其于待测元素之间起作用,从而形成络合物,或者是其它有色物质,且对其吸光度进行测定;依据吸光度与待测元素浓度之间的线性关系,实施定量。当前,多种标准均用该方法来实施重金属分析,比如采用分光光度法检测色漆、清漆当中的六价铬、可溶性铅等。因一些金属元素有着比较接近的性质,而且部分显色剂有着比较差的选择性,因而从某种程度上限制了此方法的应用。伴随一些新仪器分析技术的不断发展与程度,其它传统的元素分析更为注重发射光谱法、原子吸收光谱法等。
2.2原子吸收光谱法(AAS)
        当前,AAS已趋向成熟,有着比较简单的仪器,比较高的灵敏度,比较低的检出限,比较快的分析速度,以及比较广的应用范围等。需要指出的是,针对火焰原子吸收法,其在具体的检出限上,可达×10-9级,而石墨炉原子吸收法达10-10~10-14级。

而对于火焰原子吸收法而言,其在对中等或者高含量元素进行测定时,其相对标准差<1%,而石墨炉原子吸收法在具体的分析精度上,通常为3~5%。现阶段,AAS已经成为进行元素分析的基础性方法,能够对70多种元素进行测定,因而被许多国家划归至其标准当中。有报道采用石墨炉原子吸收光谱法(带有温控)对油漆当中的镉进行测定,其在具体的检出限上,可达9.5ng/L。有学者采用干灰法对涂料样品进行消化,用石墨炉原子吸收光谱法对涂料当中的铅进行测定,其涂料样品的相对标准偏差(RSD)是1.3%,而加标回收率达到了99.3~102.4%,精密度、准确度皆高。有学者采用流动注射氢化物发生原子吸收光谱法,对涂料当中的Hg、As、Sb等进行测定,最终得知,其试样加标回收率依次为99.3~101.4%、99.5~101.6%、99.0~102.7%。但需要说明的是,原子吸收光谱法在实际使用中,也存在不足的地方,即难以对多种元素进行同时测定,部分元素的灵敏度较低,另外,在分析复杂样品时,会受到比较严重的干扰,有着比较差的重现性。
2.3原子荧光光谱法
        此方法实际就是对待测元素的原子荧光强度进行测定,以此达到对元素含量予以明确的一种分析方法,其在检出限上比较低,灵敏度较高,尤其是Zn、Cd等元素,检出限低,Zn为0.04ng/mL,Cd为0.001ng/mL,当前已经有多达20种的元素的检出限,较之原子吸收光谱法低。与原子吸收光谱技术相比较,原子荧光光谱技术有着比较晚的起步,当前在实际应用中仍具有一定局限性,检测项目并非较多,但原子荧光在检测As、Hg等元素时,优势却较为明显,能够与其它光谱分析技术之间形成优势会不。有报道采用硼氢化钾还原原子荧光光谱法对涂料当中的汞进行测定,从中得知其检出限是0.04ng/mL,而汞回收率是94.3~101.5%。另有研究采用氢化物原子荧光光谱法,对样品当中的可溶性汞的具体含量进行测定,通过最佳实验条件的选择,得知在0~10ng/mL这一范围内,汞浓度与荧光强度之间呈现为线性关系,检出限是0.001ng/mL。
3.结语
        综上,伴随科学技术水平的不断提升,仪器分析技术正在朝着高效、快速、准确的方向而持续发展,近年,在研究涂料当中有害物质的检测方法上,领域越发宽广,且更加深入与精确,尤其是在检测、筛查涂料有害物质上,更是起到关键性作用。伴随经济的持续、快速发展,涂料无论是在生产上,还是在消费量上,均持续增加,因此,对涂料当中有害元素的检测方法予以完善与优化,选择合适的分析技术,有助于促进涂料产品质量的提升,为人体健康提供切实保障。
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作者简介:王明珠(1981-),女,汉族,江苏常州,助理工程师,大专,主要从事工作检验检测。
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