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  • 發布時間:2020-03-04 22:26 原文鏈接: TFMPTFE消解罐中汞的測定

    僅在2010年一年內就有大約1960噸的汞到了大氣中,汞大多是人為排放。但諷刺的是,通過食物鏈汞又被人體所吸收。因此,對于汞的檢測就有著更加重要的意義。

    中世紀,汞就作為天然礦物元素被熟知,廣泛應用于煉丹。時至今日,仍然有許多汞的化合物被用作消毒劑、防腐劑添加在產品中。

    圖1.傳統的單向壓縮與靜等壓壓縮的比較。

    2010年,排放到大氣中的汞總量高達1960噸, 人為排放的汞約占30%,其中,燃燒煤炭,生產氯氣、鋼鐵、水泥以及開采金礦是汞排放的主要來源;自然界火山噴發、采礦或者地面蒸發過程造成的汞排放約占10%;從土壤、水、沉淀物或垃圾廢物中重新進入大氣循環的汞占大部分(約60% )。汞是自然環境中的常見元素。甲基汞毒性最大,在水體系統中,汞被微生物轉化甲基汞,進入食物鏈中。汞和汞的化合物對神經系統、心血管系統和免疫系統有著不良影響。

    早在2001年環保局就把人體對甲基汞的最大耐受劑量規定為0.1μg/kg體重。2013年簽署了旨在全面減少汞排放的國際公約‘水俁公約’。根據這一國際公約要求締約國從2020年起禁止生產和進出口含汞的特定產品(例如:體溫表、電池、化妝品、工業源)。

    汞的檢測分析

    由于汞的毒性很高,因此對它的檢測、監控是非常必要的。要對汞進行檢測就需要尋找一種消解高溫下不會產生汞蒸汽的方法,舊文獻資料建議使用石英玻璃進行無損消解。人們一直認為:PTFE聚四氟乙烯的表面粗糙度和孔隙度都很低,但靜等壓TFM-PTFE材料則推翻了這一說法。因為現行的EPA 3052或者EPA 3051A標準都允許使用含氟塑料,人們對其也漸漸認可。

    在試驗研究中,一方面要證明:含汞產品消解反應的記憶效應很低;另一方面,對于參考消解材料含汞量的高低,旨在清楚的反映TFM-PTFE消解罐材料的性能。

    靜等壓加工的TFM-PTFE材料

    TFM-PTFE材料(圖2)是所謂的第二代PTFE,具有著少量改型線性聚合物鏈。這種改型的PTFE有著比傳統PTFE材料更好的性能。有更高的耐腐蝕性、耐高溫性和較寬的工作溫度范圍。且具有微孔性和很低的拉伸孔隙指數SVI。是一種具有很低的透氣性、滲透性的無孔材料。

    圖2.TFM-PTFE材料的結構。

    大約40年前,Berghof先生發明了可實現最佳材料性能的靜等壓工藝技術。此技術生產出來的FTM-PTFE材料明顯更加細膩、光潔,大大降低了污染和記憶效應。

    圖3.Berghof公司研發生產的消解罐使用的TFM-PTFE材料。

    TFM-PTFE消解罐是試驗設備

    Berghof發明的微波消解罐是使用TFM-PTFE材料通過靜等壓工藝制造,具有較長的使用壽命。未使用不耐酸的其他輔助材料,從而保證生產過程操作簡單、可靠。這種消解罐的零部件數量很少,不借助工具就可打開和關閉,內徑尺寸方便清潔。多種規格型號滿足不同使用目的和要求(見圖3)。這種材料的消解罐不屬于消耗品,而屬于有質量保證的試驗設備。

    參考材料

    為了能夠明確濕式消解過程中,TFM-PTFE材料消解罐的記憶效應,汞總含量的數據參考資料如下:

    ?松針,15th Needle and Leaf Interlaboratory Test,2012至2013年的實驗室間合作活動,維也納的森林,自然災害與景觀聯邦研究和培訓中心,汞:0.0338±0.010mg/kg。

    ? 標準參考物質2974a,凍干貽貝組的有機物, 國家標準與技術研究所,汞:195±3μg/kg TS。

    向每個TFM-PTFE消解罐中加入500mg樣品材料、3.0ml的HNO3(65%)、1.0ml的H2O2(30%)、0.5ml的HCl(37%)和10ml的重蒸餾H2O;210℃時,在Speedwave Four微波消解罐消解。汞含量分析方法為ICP-MS電感耦合等離子體質譜分析法。

    防止記憶效應

    為了獲得汞污染信息,既要對參考樣品進行不同汞含量測試;又要在每次測試開始和結束時對非零件本身產生的顆粒污垢進行消解檢測。每次消解之后,都用重蒸餾水對消解罐進行沖洗。松針試驗中汞含量的測試結果見表1。

    表1.微波消解罐中消解后松針的汞含量結果

    這一消解測試是連續四天時間完成的,低于可顯示值的非零件本身產生的顆粒污垢值被假設為沒有汞污染。在評判檢測精度時,對所采用方法的重復再現精度進行了測定,重復再現率的范圍在99%~118%,都在可接受標準±30%之內,見圖4。

    圖4.松葉消解分析的結果(直線=認可的數值0.0338±0.01mg/kg,點畫線=上限值)。

    檢測數據表明:消解罐壁沒有汞污染,不會影響檢測結果。因此,可以利用TFM-PTFE材料的消解罐測定汞。而且只需用水清洗消解罐就可以了。

    以SRM 1974a(凍干貽貝組織)為標準參考物質,進行汞含量測試時,測試環境條件與前面試驗相同,在連續三天時間內完成。重復再現率的范圍在98%~103%之間。

    SRM 2974a標準物質的總汞含量由甲基汞(69.06±0.81μg/kg)和無機汞(122±3μg/kg)組成。這些數據也證明:使用上述方法可以徹底排除毒性很強的甲基汞污染。可接受允許偏差只有±3μg/kg,見圖5。運用此法,汞含量的測定仍可以在容差范圍內被確定。

    小結

    關于復雜的檢測,例如汞的痕量分析或者其他痕量重金屬的分析,都可以利用TFM-PTFE材料的Berghof微波消解罐來完成。為防止記憶效應、交叉污染,復雜的純化、潔凈步驟通常不被采用。

    靜等壓壓縮技術的優點

    傳統的單向壓縮技術,一般是垂直的壓頭壓縮,無法實現水平方向的橫向壓縮(見圖1)。而靜等壓技術則相反,壓縮零件時的作用力通過液體介質從各個方向同時的、均勻的作用到被壓縮物體上,從空間上均勻的壓縮,從而實現最佳壓縮效果,得到最少的孔隙、更好的表面質量。且此技術不會在被壓縮零件過程中產生優先變形層的問題,材料的各空間方向的拉-壓強度都更加均勻了。


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