涂料作为一种装饰、防护材料已应用到人们生活的很多方面,如内墙、家具、玩具、文具等。如果这些与人体密切接触的涂料中含有的铅、铬、镉、汞等重金属超标,会对人体健康带来极大危害。可溶性重金属的测定是模拟儿童误将这些漆膜吞到胃里的情况,用与人体胃酸接近的0.07 mol/L 稀盐酸溶液萃取涂料干膜,测得溶液中的重金属含量中国涂料在线coatingol.com。可溶性重金属含量的测定方法基本相同,即按比例混合各组分样品并搅拌均匀后,涂在玻璃板或聚四氟乙烯板(已用酸浸泡过)上,充分干燥后取下漆膜,或者直接从基体材料上取下涂层作为测试试样,用一定的粉碎方式粉碎漆膜并过0.5 mm 的金属筛。称取0.5 g 试样粉末,加入25 mL 0.07 mol/L 稀盐酸,调节pH 在1.0~1.5 之间,搅拌或振荡1 h 后静置1 h,用孔径为0.45 μm 的微孔滤膜过滤。滤液用火焰原子吸收或ICP 测定铅、铬、镉的含量,用氢化物发生原子吸收或者原子荧光测试汞元素的含量。实验中有多个因素会影响实验数据。文献[1]报道,盐酸酸度(pH 为1.00、1.15、1.20、1.30、1.40、1.50时各有不同的数据产生)、萃取时间、粉碎颗粒的大小都会影响涂料中可溶性铅含量测定的结果。本文旨在比较不同漆膜厚度和粉碎颗粒大小对测定可溶性铅、铬的影响,因此控制文献中提到的上述影响因素为恒定值,在此条件下进行实验。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
仪器:AA- 6300CF 原子吸收分光光度计,岛津公司;PCLS- 10 型精密氯度计(有测pH 功能),上海康仪仪器有限公司;pH 电极,上海康仪仪器有限公司;磁力搅拌器,IKA;西贝乐粉碎机,上海帅佳电子有限公司;BS 224S 电子天平,Sartorius;DHG- 9075A 型电热鼓风干燥箱,上海一恒科学仪器有限公司;QSX- 21A 型厚度计,天津建筑仪器厂。
试剂及溶液:盐酸,分析纯,北京化工厂;铅标准溶液、铬标准溶液,国家钢铁研究总院。
1.2 实验方法
将某溶剂型木器涂料样品搅拌均匀,刮涂在15cm×20 cm 的玻璃板上(预先用1+1 硝酸溶液浸泡过夜,清洗干净并干燥)。一部分板涂得厚些,使干膜厚度为(100±10)μm,一部分板涂得薄些,使干膜厚度为(30±5)μm。烘干后将相同厚度的漆膜收集在一起粉碎作为一批样品。前处理过程见表1。然后用火焰原子吸收法检测溶液中的Pb、Cr 含量。标准溶液为现配现用。
式中:
ω—试样中可溶性金属的含量,单位为毫克每千克(mg/kg);
ρ0—空白溶液的测试浓度,单位为毫克每升(mg/L);
V—盐酸溶液的定容体积,单位为毫升(mL);
F—试验溶液的稀释倍数;
m—称取的试样量,单位为克(g)。
1.3.2 结果的校正
由于测试方法精确度的原因,标准要求在测试结果的基础上进行校正。铅、铬的校正系数均为30%,即得到的结果减去30%。
2 结果与讨论
2.1 漆膜厚度的影响
不同厚度的漆膜各制备了3 批,粉碎方式相同,粉碎程度大致相同,每批测两个平行样,按表1 的条件进行测试,实验结果见表2 和图1。
以上结果可以看出,在环境温湿度、pH 值、搅拌速度等条件相同的情况下,由于漆膜厚薄不同产生的数据差别较大。膜厚(100±10)μm 和膜厚(30±5)μm 的两组数据中,可溶性铅的相对偏差为23.5%,可溶性铬的相对偏差为23.6%。可溶性铅的限量值是≤90 mg/kg,两个测定结果均超标,判为不合格;可溶性铬的限量值是≤60 mg/kg,但两个测定结果中,一个在限量值内,一个超出限量值,在判定上造成分歧。
2.2 粉碎颗粒大小的影响
将膜厚30 μm 左右的漆膜用两种不同的粉碎方式粉碎,过筛后的样品,一份颗粒大,一份颗粒小。按表1 的条件进行测试,结果见表3 和图2。
表3 膜厚30 μm 左右粉碎程度不同的漆膜的测试结果
以上结果表明,在制备的漆膜厚度相近的情况下,样品颗粒大的可溶性铅和铬的测定值低,样品颗粒小的则测定值高,这是由样品粉碎程度不同、称取的样品粒度分布不同造成的。由表2、表3 表明,制备的漆膜厚,颗粒大,可溶性金属含量的测定值低,漆膜薄、颗粒小则测定值高。这是因为漆膜颗粒的比表面积大的重金属更容易溶出,测定值升高,反之亦然。另据文献[1]中讨论的诸多因素对结果的影响,可以推论:凡是利于溶出的实验条件都会使测定值升高,如漆膜薄、粉碎颗粒小、室内温度高、酸度大等,都会导致测定值升高。本方法作为评价涂料中可溶性金属含量水平的一种方法,不同于涂料中总铅含量的测定,得到的测定值并不是“真值”,而是反映在一定条件下重金属溶出的情况。标准限于方法精确度的原因,也对结果进行了校正。但是在某些情况下仍会产生判定方面的分歧。如果要得到较为统一的结果,就需要统一前处理方法和实验参数,以提高结果的一致性。
3 结论
以上实验表明,在室温、pH 值、搅拌速度、粉碎方式等条件相同的情况下,由于漆膜厚薄、粉碎颗粒大小不同产生的可溶性铅、可溶性铬的测试数据差别较大。可以推论,凡是利于元素溶出的实验条件都会使测定值升高。如果要得到较为统一的结果,就需要统一前处理方法和实验参数,以提高结果的一致性。