微波消解测铅锡
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
铅、镉、铬、汞等标准溶液的浓度均为 1.000g·L -1；氢氟酸、硝酸、过氧化氢、硼酸、盐酸、硫酸等试
剂为优级纯，水为二次蒸馏水经离子交换后的去离子水。
1.3 分析样品的前处理
称取已拆分成均质材料的电子电气产品中铅锡合金焊料样品 0.2000g，置于聚四氟乙烯消解容器中，依 次加入 1mL 氢氟酸、5mL 硝酸，5mL 过氧化氢，待反应稳定后，然后将容器封闭,并按照表 1 提到的程序在 微波消解仪中进行消解。容器冷却至室温后（大约需要 1h），打开容器，加入 50mL 3.0mol·L -1 硝酸，再加 入 10mL 4%硼酸溶液。将所得到的溶液全部合并转移至 100mL 的塑料容量瓶中，用 3.0mol·L -1 硝酸洗涤稀 释至刻度。每个样品做两次平行测定，如果样品中待测元素含量较高，应适当稀释后再重新测定，同时做试
用待测元素和钴 、铁、锌、锡、银、铜、砷等元素的标准溶液（1.000 g·L -1）和空白溶液在各分析
线附近进行扫描,得到待测元素在这些分析线处的扫描轮廓图，然后输入制备好的样品溶液，得到相应的
扫描峰形图。计算机联用贮存这些图谱，并可将它们同时显示。从所示的谱线及背景的轮廓和强度值进
行比较，可以很直观地看到干扰的类型和程度，能方便地选择合适的分析线和设置背景校正位置。根据
以空白溶液测定 11 次的标准偏差的 3 倍所对应的浓度作为检出限，以编号为 2-5093373 的样品测定
11 次得到方法的精密度，方法的检测限(mg·L -1)和精密度(RSD)试验结果见表 3。
表 3 方法的检测限和精密度结果（n=11）
Table3 Detection limits and precision of the method
法的检测限为 0.0021~0.017 mg·L -1，方法的回收率和精密度分别为 94.9%~101.0%和 0.25%~3.40%。
基金项目：国家质量监督检验检疫总局科研制标项目（2005B065.2）
1 试验部分 1.1 仪器与试剂
全谱直读双向视电感耦合等离子体原子发射光谱仪，波长范围 165-1050nm，CID 电荷注入检测器，频率 27.12MHz；Milestone Ethos 微波消解仪；
2.2 溶剂加入顺序的选择
试验结果：样品溶解时先加入氢氟酸，以确保锡溶解完全而不会形成难溶于水的 β-锡酸；浓硝酸的 作 用 是 溶 解 铅 和 银，防 止 形 成 铅 和 银 的 沉 淀 ，以 确 保 铅 锡 合 金 焊 料 的 快 速 溶 解；过氧化氢的作用是分解
样品中的难溶解部分，因此在最后才加入。 2.2.1 硼酸的作用
1
干扰试验情况，折衷选择强度大、峰形好、干扰少的谱线为分析线， 选择的分析波长见表 2。 表2 铅、镉、铬、汞的分析波长
Table2 Wavelength of analytical spectral lines of Lead, Cadmium, Chromium, Mercury
元素
铅
镉
铬
汞
Element
ND
ND
ND
RS0600798-45 DUO-ICP-AES
0.9432
ND
ND
ND
台灯焊锡
FAAS/CVAAS
0.9414
ND
ND
ND
RS0600054
DUO-ICP-AES
ND
Fra Baidu bibliotekND
ND
ND
无铅焊锡
FAAS/CVAAS
ND
ND
ND
ND
RS0600490
DUO-ICP-AES
0.0469
ND
ND
ND
由于样品溶解过程中引入了氢氟酸，对玻璃容量瓶和 DUO-ICP-AES 的玻璃雾化器及石英炬管有较大的 腐蚀作用，加入硼酸后使过量的氟离子与硼酸形成四氟硼酸（HBF4）以降低对玻璃雾化器及石英炬管的腐蚀 作用。
2.2.2 酸度的影响 样品溶解后，溶液稀释定容前加入硝酸的作用是为了防止焊锡水解，酸度太低，焊锡容易水解，试验结
电子元件焊接方面。 欧盟的关于报废电子电气指令（WEEE ）和关于在电子电气设备中限制使 用某些有害物质指令（RoHS）相继出台，将会不可避免地影响我国电子电气产品行业，而这些 电子电气产品不同程度相继使用了锡合金焊料，其中欧盟颁布的指令明确规定了电子电气产品 中铅、铬（VI）、汞、多溴联苯、多溴二苯醚的含量均不得超过 0.1%（即 1000mg·kg-1），而镉 的含量不得超过 0.01%（即 100 mg·kg-1）。采用微波消解技术，将电子电气产品中铅锡合金焊料 样品用 1mL 氢氟酸、5mL 硝酸和 5mL 过氧化氢加热溶解 后，加入 10mL 4%硼酸以便掩蔽过量的氟 离子，然后用双向视电感耦合等离子体原子发射光谱仪同时测定溶液中的铅、镉、铬和汞，方
ND
ND
22200600033
DUO-ICP-AES
0.1200
ND
ND
ND
铅锡焊丝
FAAS/CVAAS
0.1187
ND
ND
ND
RS0600454
DUO-ICP-AES
0.0066
ND
ND
ND
电路板焊锡
FAAS/CVAAS
0.0069
ND
ND
ND
RS0600093
DUO-ICP-AES
ND
ND
ND
ND
结果见表 4。
表 4 方法的回收率
Table4 Recovery rates of the method
2
元素 Element
试样含量 Content in sample
标准加入量 Am’t of std. added
ρ/（mg·L -1）
测得总量 Total am’t found
回收率 Recovery
波长（ 衍射级）
Analyt. Spectral lines λ/ nm
Pb 220.353（152）* 216.999（155） 261.418（128）
Cd 214.438（156）* 228.802（147） 226.502（148）
Cr 267.716（125）* 206.149（163） 283.563（118）
Hg 194.227（173）* 184.950（181） 253.652（132）
注: *为最佳分析谱线。 Note: * Denoting the most suitable analytical spectral lines.
试验表明 ：砷对228.802 nm处的镉的测定有较大的影响，选用214.438nm可避开砷的干扰；锡对铅、镉、 铬、汞的测定没有太大影响，但为了测定结果的准确性，采用基体匹配形式。
微波消解-ICP-AES 测定电子电气产品
铅锡合金焊料中的铅、镉、铬和汞
钟志光，翟翠萍，李承，张震坤，黄伟，谢静，李政军，张少萍，郑建国
（广东出入境检验检疫局 广州 510623 ）
摘要
朱彬（北京莱伯泰科仪器有限公司广州办事处 广州 510260）
铅锡合金焊料广泛用于重工业、轻工业、耐磨合金、大型电子电气产品和小型家用电器等
Cd
Cr
Hg
Sample
Testing method
ρ/（%）
RS0600593-19 DUO-ICP-AES 55.2270
ND
ND
ND
电路板焊锡
FAAS/CVAAS
55.2308
ND
ND
ND
RS0600779
DUO-ICP-AES 59.0812
ND
ND
ND
电声小提琴焊锡 FAAS/CVAAS
59.0576
铅锡焊丝
FAAS/CVAAS
0.0460
ND
ND
ND
22200502650
DUO-ICP-AES
0.0107
ND
ND
ND
铅锡焊丝
FAAS/CVAAS
0.0111
ND
ND
ND
22200502698
DUO-ICP-AES
0.0056
0.0010
ND
ND
铅锡焊丝
FAAS/CVAAS
0.0058
0.0010
98.8
按试验方法 ，对电子电气产品中铅锡合金焊料样品用 DUO-ICP-AES 与火焰原子吸收光谱法（FAAS）
/冷蒸气原子吸收光谱法（CVAAS）方法进行了比对验证，测试结果见表 5。
表 5 实际样品的测试结果
Table5 Test results of real samples
样品
测试方法
Pb
银铜无铅焊锡
FAAS/CVAAS
ND
ND
ND
ND
ND 表示未检出，参见方法的检出限数值。
注：本文全文发表在 2007 年 6 月份《理化检验》杂志，敬请查阅！
3
剂空白实验。
表1 微波消解样品的温度控制程序
Tab1 Temperature control program of sample digestion with microwave system
步骤
时间
温度
Step
Time
Temperature
/ min
/℃
升温
10
160
恒温
20
160
2.结果与讨论
2.1 分析线的选择及干扰试验
元素
铅
镉
铬
汞
Element
检出限
Pb 0.017
Cd 0.0021
Cr 0.0063
Hg 0.017
Detection limit
ρ/（mg·L -1）
RSD
3.18
0.25
0.30
3.40
/%
2.5 回收试验结果
铅锡合金焊料中分别加入各元素标准溶液 ,按试验方法对样品进行前处理 ，然后进行回收率测定。
/%
铅 (Pb)
0.3648
1.00
2.00
1.314 2.319
94.9
97.7
镉 (Cd)
0.0033
1.00
2.00 0.9917 1.978
98.8
98.7
铬(Cr)
0.0994
1.00
2.00
1.060 2.093
96.1
99.7
汞(Hg)
0.0151
2.6 样品测定结果对比
0.20
0.50 0.2170 0.5091 101.0
果表明：浓度为 3.0mol·L -1 的硝酸最适宜。
2.3 标准工作曲线的制作 以各元素的标准溶液配制系列标准参比溶液，每个标准溶液均含有 500 mg·L -1 的 Sn，介质为 3.0mol·L
-1 硝酸。铅的标准参比溶液为 0，0.50，1.00，2.00，5.00，10.00 mg·L -1，镉、铬的标准参比溶液均为 0，0.10， 0.25，0.50，1.00， 2.00mg·L -1，汞为 0，0.05，0.10，0.20，0.50 mg·L -1。同时试剂做空白试验。 2.4 方法的检出限和精密度
剂为优级纯，水为二次蒸馏水经离子交换后的去离子水。
1.3 分析样品的前处理
称取已拆分成均质材料的电子电气产品中铅锡合金焊料样品 0.2000g，置于聚四氟乙烯消解容器中，依 次加入 1mL 氢氟酸、5mL 硝酸，5mL 过氧化氢，待反应稳定后，然后将容器封闭,并按照表 1 提到的程序在 微波消解仪中进行消解。容器冷却至室温后（大约需要 1h），打开容器，加入 50mL 3.0mol·L -1 硝酸，再加 入 10mL 4%硼酸溶液。将所得到的溶液全部合并转移至 100mL 的塑料容量瓶中，用 3.0mol·L -1 硝酸洗涤稀 释至刻度。每个样品做两次平行测定，如果样品中待测元素含量较高，应适当稀释后再重新测定，同时做试
用待测元素和钴 、铁、锌、锡、银、铜、砷等元素的标准溶液（1.000 g·L -1）和空白溶液在各分析
线附近进行扫描,得到待测元素在这些分析线处的扫描轮廓图，然后输入制备好的样品溶液，得到相应的
扫描峰形图。计算机联用贮存这些图谱，并可将它们同时显示。从所示的谱线及背景的轮廓和强度值进
行比较，可以很直观地看到干扰的类型和程度，能方便地选择合适的分析线和设置背景校正位置。根据
以空白溶液测定 11 次的标准偏差的 3 倍所对应的浓度作为检出限，以编号为 2-5093373 的样品测定
11 次得到方法的精密度，方法的检测限(mg·L -1)和精密度(RSD)试验结果见表 3。
表 3 方法的检测限和精密度结果（n=11）
Table3 Detection limits and precision of the method
法的检测限为 0.0021~0.017 mg·L -1，方法的回收率和精密度分别为 94.9%~101.0%和 0.25%~3.40%。
基金项目：国家质量监督检验检疫总局科研制标项目（2005B065.2）
1 试验部分 1.1 仪器与试剂
全谱直读双向视电感耦合等离子体原子发射光谱仪，波长范围 165-1050nm，CID 电荷注入检测器，频率 27.12MHz；Milestone Ethos 微波消解仪；
2.2 溶剂加入顺序的选择
试验结果：样品溶解时先加入氢氟酸，以确保锡溶解完全而不会形成难溶于水的 β-锡酸；浓硝酸的 作 用 是 溶 解 铅 和 银，防 止 形 成 铅 和 银 的 沉 淀 ，以 确 保 铅 锡 合 金 焊 料 的 快 速 溶 解；过氧化氢的作用是分解
样品中的难溶解部分，因此在最后才加入。 2.2.1 硼酸的作用
1
干扰试验情况，折衷选择强度大、峰形好、干扰少的谱线为分析线， 选择的分析波长见表 2。 表2 铅、镉、铬、汞的分析波长
Table2 Wavelength of analytical spectral lines of Lead, Cadmium, Chromium, Mercury
元素
铅
镉
铬
汞
Element
ND
ND
ND
RS0600798-45 DUO-ICP-AES
0.9432
ND
ND
ND
台灯焊锡
FAAS/CVAAS
0.9414
ND
ND
ND
RS0600054
DUO-ICP-AES
ND
Fra Baidu bibliotekND
ND
ND
无铅焊锡
FAAS/CVAAS
ND
ND
ND
ND
RS0600490
DUO-ICP-AES
0.0469
ND
ND
ND
由于样品溶解过程中引入了氢氟酸，对玻璃容量瓶和 DUO-ICP-AES 的玻璃雾化器及石英炬管有较大的 腐蚀作用，加入硼酸后使过量的氟离子与硼酸形成四氟硼酸（HBF4）以降低对玻璃雾化器及石英炬管的腐蚀 作用。
2.2.2 酸度的影响 样品溶解后，溶液稀释定容前加入硝酸的作用是为了防止焊锡水解，酸度太低，焊锡容易水解，试验结
电子元件焊接方面。 欧盟的关于报废电子电气指令（WEEE ）和关于在电子电气设备中限制使 用某些有害物质指令（RoHS）相继出台，将会不可避免地影响我国电子电气产品行业，而这些 电子电气产品不同程度相继使用了锡合金焊料，其中欧盟颁布的指令明确规定了电子电气产品 中铅、铬（VI）、汞、多溴联苯、多溴二苯醚的含量均不得超过 0.1%（即 1000mg·kg-1），而镉 的含量不得超过 0.01%（即 100 mg·kg-1）。采用微波消解技术，将电子电气产品中铅锡合金焊料 样品用 1mL 氢氟酸、5mL 硝酸和 5mL 过氧化氢加热溶解 后，加入 10mL 4%硼酸以便掩蔽过量的氟 离子，然后用双向视电感耦合等离子体原子发射光谱仪同时测定溶液中的铅、镉、铬和汞，方
ND
ND
22200600033
DUO-ICP-AES
0.1200
ND
ND
ND
铅锡焊丝
FAAS/CVAAS
0.1187
ND
ND
ND
RS0600454
DUO-ICP-AES
0.0066
ND
ND
ND
电路板焊锡
FAAS/CVAAS
0.0069
ND
ND
ND
RS0600093
DUO-ICP-AES
ND
ND
ND
ND
结果见表 4。
表 4 方法的回收率
Table4 Recovery rates of the method
2
元素 Element
试样含量 Content in sample
标准加入量 Am’t of std. added
ρ/（mg·L -1）
测得总量 Total am’t found
回收率 Recovery
波长（ 衍射级）
Analyt. Spectral lines λ/ nm
Pb 220.353（152）* 216.999（155） 261.418（128）
Cd 214.438（156）* 228.802（147） 226.502（148）
Cr 267.716（125）* 206.149（163） 283.563（118）
Hg 194.227（173）* 184.950（181） 253.652（132）
注: *为最佳分析谱线。 Note: * Denoting the most suitable analytical spectral lines.
试验表明 ：砷对228.802 nm处的镉的测定有较大的影响，选用214.438nm可避开砷的干扰；锡对铅、镉、 铬、汞的测定没有太大影响，但为了测定结果的准确性，采用基体匹配形式。
微波消解-ICP-AES 测定电子电气产品
铅锡合金焊料中的铅、镉、铬和汞
钟志光，翟翠萍，李承，张震坤，黄伟，谢静，李政军，张少萍，郑建国
（广东出入境检验检疫局 广州 510623 ）
摘要
朱彬（北京莱伯泰科仪器有限公司广州办事处 广州 510260）
铅锡合金焊料广泛用于重工业、轻工业、耐磨合金、大型电子电气产品和小型家用电器等
Cd
Cr
Hg
Sample
Testing method
ρ/（%）
RS0600593-19 DUO-ICP-AES 55.2270
ND
ND
ND
电路板焊锡
FAAS/CVAAS
55.2308
ND
ND
ND
RS0600779
DUO-ICP-AES 59.0812
ND
ND
ND
电声小提琴焊锡 FAAS/CVAAS
59.0576
铅锡焊丝
FAAS/CVAAS
0.0460
ND
ND
ND
22200502650
DUO-ICP-AES
0.0107
ND
ND
ND
铅锡焊丝
FAAS/CVAAS
0.0111
ND
ND
ND
22200502698
DUO-ICP-AES
0.0056
0.0010
ND
ND
铅锡焊丝
FAAS/CVAAS
0.0058
0.0010
98.8
按试验方法 ，对电子电气产品中铅锡合金焊料样品用 DUO-ICP-AES 与火焰原子吸收光谱法（FAAS）
/冷蒸气原子吸收光谱法（CVAAS）方法进行了比对验证，测试结果见表 5。
表 5 实际样品的测试结果
Table5 Test results of real samples
样品
测试方法
Pb
银铜无铅焊锡
FAAS/CVAAS
ND
ND
ND
ND
ND 表示未检出，参见方法的检出限数值。
注：本文全文发表在 2007 年 6 月份《理化检验》杂志，敬请查阅！
3
剂空白实验。
表1 微波消解样品的温度控制程序
Tab1 Temperature control program of sample digestion with microwave system
步骤
时间
温度
Step
Time
Temperature
/ min
/℃
升温
10
160
恒温
20
160
2.结果与讨论
2.1 分析线的选择及干扰试验
元素
铅
镉
铬
汞
Element
检出限
Pb 0.017
Cd 0.0021
Cr 0.0063
Hg 0.017
Detection limit
ρ/（mg·L -1）
RSD
3.18
0.25
0.30
3.40
/%
2.5 回收试验结果
铅锡合金焊料中分别加入各元素标准溶液 ,按试验方法对样品进行前处理 ，然后进行回收率测定。
/%
铅 (Pb)
0.3648
1.00
2.00
1.314 2.319
94.9
97.7
镉 (Cd)
0.0033
1.00
2.00 0.9917 1.978
98.8
98.7
铬(Cr)
0.0994
1.00
2.00
1.060 2.093
96.1
99.7
汞(Hg)
0.0151
2.6 样品测定结果对比
0.20
0.50 0.2170 0.5091 101.0
果表明：浓度为 3.0mol·L -1 的硝酸最适宜。
2.3 标准工作曲线的制作 以各元素的标准溶液配制系列标准参比溶液，每个标准溶液均含有 500 mg·L -1 的 Sn，介质为 3.0mol·L
-1 硝酸。铅的标准参比溶液为 0，0.50，1.00，2.00，5.00，10.00 mg·L -1，镉、铬的标准参比溶液均为 0，0.10， 0.25，0.50，1.00， 2.00mg·L -1，汞为 0，0.05，0.10，0.20，0.50 mg·L -1。同时试剂做空白试验。 2.4 方法的检出限和精密度