基于ICP-MS測定聚丙烯腈纖維的鉍含量

引言
聚丙烯腈纖維，在我國被命名為腈綸纖維，其以聚丙烯腈為主，或占其質(zhì)量分數(shù)85%以上的丙烯腈和含羧基或磺酸基等可離子化的乙烯基化合物制成。具有高的強度性能、抗曬、鮮艷的色澤、易上色、蓬松、手感舒適、抗蟲蛀等優(yōu)良性能，故也被贊美稱之為人造羊毛。作為重要的一種合成纖維，可以根據(jù)使用的需求，進行單一純紡，如100%純紡的腈綸織物，手感舒適柔軟、色澤艷麗、耐用，適用于制作女裝�；蚺c棉、蠶絲等天然纖維混紡，也可與其他人造纖維混紡。混紡織物具有結(jié)實耐用、面料光滑、柔軟，其被廣泛應(yīng)用于家紡、服裝各領(lǐng)域[1-6]。生產(chǎn)腈綸所用的原料為石油經(jīng)過裂解產(chǎn)生的副產(chǎn)物丙烯，由于聚丙烯腈共聚物化學(xué)結(jié)構(gòu)特性因素，不能像其他合成纖維那樣進行熔融紡絲，而是采用溶液紡絲。紡絲可采用干法，該法紡絲速度快，一般適用于紡制仿真絲織物；也可用濕法紡絲，濕法紡絲適合紡短纖維，因其蓬松柔軟特性，適用制仿毛織物。

在制備聚丙烯腈時，通常需用鉍鹽作為催化劑。在體內(nèi)，鉍以硫化鉍沉淀在組織里，引起局部潰瘍，甚至壞死。鉍大多存在于腎臟，可出現(xiàn)嚴重腎炎，其中以腎小管上皮細胞的損害最重，肝亦可累及。重金屬鉍隨著生產(chǎn)工藝，部分被帶入至聚丙烯腈纖維產(chǎn)品后被人們使用，不少作為與人體皮膚直接接觸產(chǎn)品，需對其所含的重金屬鉍及鉬進行檢測跟蹤，質(zhì)量把關(guān)。

目前，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測定聚丙烯腈纖維中重金屬鉍含量尚未見報道，本方法
對樣品經(jīng)適合的方法處理后，對其所含的重金屬鉍采用內(nèi)標法進行測定，為相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測提供技術(shù)支撐。

1.試驗
1.1試劑與儀器
試劑：鉍標準溶液1000mg/L；硝酸。
儀器：微波消解儀；原子熒光光譜儀；電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（上海美析儀器有限公司）；超純水機。

1.2分析參數(shù)
主要工作參數(shù)為：RF發(fā)射功率1600W，蠕動泵轉(zhuǎn)速32r/min，霧化器流量1.5L/min，輔助氣體流量1.2L/min，掃描次數(shù)3次，氧化物小于2.5%，雙電荷小于3%。

2.結(jié)果與討論
2.1前處理條件
稱取約0.5g（精確至0.1mg）不同批號的樣品進行微波消解處理，試劑采用5mLHNO3。待消解完成后趕酸處理，將趕酸后的消解液轉(zhuǎn)移至50L容量瓶中，用2%稀硝酸溶液定容，搖勻待測，同時做樣品空白試驗。

2.2測定方法
以內(nèi)標法進行檢測，Bi以In為內(nèi)標。因鉍無同位素引起的質(zhì)譜干擾，檢測模式選擇標準模式即可，選用的檢測模式及同位素見表1。


2.3方法的線性及范圍
通過0、1.5、4.0、7.0、19.0μg/L5個質(zhì)量濃度水平的線性回歸方程來考察方法的線性，得到Bi的線性方程為：y=7.019x+0.000，線性相關(guān)系數(shù)R為0.9998，相關(guān)譜圖見圖1。


2.4Bi方法檢出限及定量限
設(shè)定儀器參數(shù)，調(diào)諧使氧化物小于2.5%和雙電荷小于3%達到要求通過后，對空白溶液連續(xù)進行11次測定，以測定結(jié)果的3倍相對標準偏差、10倍相對標準偏差結(jié)合取樣量、定容體積計算出方法檢出限、定量限分別為0.004、0.013mg/kg。

2.5方法的加標回收
以1.0、3.0、6.0μg3個不同質(zhì)量的加標測定回收率。經(jīng)計算得加標回收率分別為95.6%、91.1%及96.4%，結(jié)果見表2。由表2可知，各加標質(zhì)量下回收率大于90%，結(jié)果較好。


2.6方法準確度
選用3個不同質(zhì)量濃度的國家標準物質(zhì)，按本方法進行測定，計算得Bi實測值與標準值進行比對，驗證方法的準確性，結(jié)果見表3。


2.7聚丙烯腈纖維中Bi質(zhì)量分數(shù)
分別取6個不同批次聚丙烯腈樣品經(jīng)微波消解后，定容至50.0mL，采用ICP-MS測定，再用AFS進行驗證，采用ICPMS和AFS檢測結(jié)果進行比對，檢測結(jié)果的相對標準偏差RSD均在10%以內(nèi)，進一步驗證了檢測方法的可靠性。具體結(jié)果見表4。


3.結(jié)論
線性質(zhì)量濃度為0~19μg/L，ICP-MS方法得到較好的線性，R為0.9998，檢出限為0.004mg/kg，定量限為0.013mg/kg，3個質(zhì)量水平的加標回收率均在90%以上，并且經(jīng)過3個不同質(zhì)量濃度標準質(zhì)控樣進行驗證，結(jié)果均在標準值范圍內(nèi)，確保了此方法的準確性。經(jīng)過原子熒光分光光度計檢測，與電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測試結(jié)果RSD小于10%，進一步驗證了檢測方法的可靠性。采用本方法檢測6個不同批次聚丙烯腈纖維樣品，其質(zhì)量分數(shù)為0.08~3.31mg/kg。

方法來源：[1]程羽君,濮楊,宗祥,等.基于ICP-MS測定聚丙烯腈纖維的鉍含量[J/OL].染整技術(shù),1-3[2024-07-26].http://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1420.TQ.20240725.1009.002.html.