ICP-MS 2000E测定牙膏中铁、铜、砷、镉、铅等10种元素含量
发布日期：2020/11/13 10:09:46 点击次数：43586
牙膏是一种常用清洁牙齿、保护口腔的卫生用品。随着科技的发展，牙膏的功效也逐渐增多。与此同时，牙膏中添加剂的种类也越来越多。在生产过程中，不可避免地引入多种元素。过多的摄入这些元素，可能会导致疾病的发生。比如铅，长期沉积在人体内，会导致神经系统和造血功能紊乱，影响人体的新陈代谢及智力发育。因此，对牙膏中元素含量的检测，显得尤为重要。
本文参考国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会发布的《GB/T 38789-2020 口腔清洁用品 牙膏中10种元素含量的测定 电感耦合等离子体质谱法》，采用6mLHNO3＋2mLHF对市面上所售的某品牌牙膏进行微波消解，选取Rh、In、Re作内标，校正仪器漂移及样品基体所带来的影响和波动。利用ICP-MS 2000E进行测定，结果表明，该方法能够快速、准确地分析牙膏中多种元素的含量。
1.仪器简介
ICP-MS 2000E是江苏天瑞仪器股份有限公司自主研发的电感耦合等离子体质谱仪（如图1），采用PRC碰撞反应池技术，有效消除多原子离子干扰，该款仪器具有灵敏度高、检出限低、稳定性好等优点。
图1. ICP-MS 2000E电感耦合等离子体质谱仪外观图
2.测试原理
样品经微波消解处理，通过雾化器雾化后送入高温等离子体中，干燥、原子化、电离，元素离子经接口室进入质谱仪，通过离子透镜系统、质量分析器及检测器，检测器对相应元素离子做出响应（每秒离子计数cps（counts per second）），利用响应强度与待测元素离子浓度成正比关系进行定量分析。
3.实验部分
3.1 实验所用设备及试剂
ICP-MS 2000E(带碰撞反应池，江苏天瑞仪器股份有限公司)；
微波消解仪(WX-8000，上海屹尧)；
实验所用超纯水(电阻率达18.25MΩ·cm， 默克密理博，德国）；
硝酸（质量比为65%,G.R，萨劳，西班牙）；
氢氟酸（质量比为40%，G.R，国药集团）；
元素标准溶液(10µg/mL，Inorganic
Ventures，美国)；
氩气（纯度99.999% ，Air Products，美国）。
He/H2 混合气（其中H2为7.13%mol/mol，上海伟创）。
3.2 样品前处理
准确称取0.25g牙膏样品（精确至0.0001g）于事先洗好的微波消解罐中，加入6mLHNO3及2mLHF后混匀，预反应15分钟后，盖上消解盖，置于微波消解仪中进行消解，同时做试样空白。微波工作条件如表1。待消解完成、冷却后，打开消解罐，在赶酸仪上进行赶酸1h，温度为120℃。赶酸完成后取下冷却至室温，将消解液转移至100mL的容量瓶中，同时用超纯水冲洗微波消解盖及消解罐至少三次，洗涤液一并转移至容量瓶中，同时加入Rh、In、Re的混合内标，用超纯水定容至刻度并摇匀，定容后的内标浓度为10μg/L。
表1. 微波消解仪工作参数
|
步骤
|
温度/℃
|
压力/atm
|
保持时间/min
|
|
1
|
130
|
15
|
10
|
|
2
|
165
|
20
|
5
|
|
3
|
180
|
25
|
30
|
3.3 标准溶液配制
配制不同浓度梯度Ti、Cr、Mn、Fe、Cu、As、Se、Cd、Hg、Pb多元素混合标准溶液，于一系列100mL的容量瓶中，加入Rh、In、Re的混合内标，用1%硝酸定容至刻度并摇匀，最终内标浓度为10μg/L，如表2。
表2. 各元素标准溶液浓度（µg/L）
|
元素
|
标液1
|
标液2
|
标液3
|
标液4
|
标液5
|
标液6
|
|
Cr、Fe、Cu、As、Se、Cd、Pb
|
0.5
|
1
|
2
|
5
|
10
|
20
|
|
Ti
|
1
|
5
|
10
|
20
|
50
|
100
|
|
Mn
|
1
|
2
|
5
|
10
|
20
|
50
|
|
Hg
|
0.2
|
0.5
|
1
|
2
|
3
|
5
|
3.4仪器参数优化
采用10μg/L Li、Co、In、Ce
、U调谐液对仪器进行优化,参数如表3。
表3. 仪器工作参数
|
仪器参数
|
工作条件
|
仪器参数
|
工作条件
|
|
RF电源功率
|
1300W
|
等离子气
|
13L/min
|
|
辅助气
|
1.06
L/min
|
载 气
|
1.2L/min
|
|
采样深度
|
16
|
扫描方式
|
跳 峰
|
|
He/H2 混合气
|
4.8mL/min
|
重复次数
|
3次
|
3.5 实验数据
待仪器热机完成后，在He/H2碰撞反应模式下对试样空白进行平行测定7次，计算其方法检出限；同时对样品进行加标，计算其加标回收率，详见表4。
表4. 方法检出限及加标回收率
|
元素
|
同位素
|
检出限
μg/L
|
测定值
μg/L
|
样品值
mg/kg
|
加标量
μg/L
|
加标回收率（%）
|
|
Ti
|
47
|
0.90
|
44.01
|
2852.91
|
50.0
|
100.6
|
|
Cr
|
52
|
0.075
|
0.52
|
0.57
|
1.0
|
104.6
|
|
Mn
|
55
|
0.11
|
0.17
|
0.21
|
1.0
|
119.2
|
|
Fe
|
56
|
2.33
|
11.25
|
18.31
|
20.0
|
99.8
|
|
Cu
|
63
|
0.067
|
0.22
|
0.28
|
1.0
|
119.5
|
|
As
|
75
|
0.85
|
<0.85
|
ND
|
1.0
|
85.0
|
|
Se
|
82
|
0.29
|
<0.29
|
ND
|
1.0
|
106.7
|
|
Cd
|
111
|
0.04
|
<0.04
|
ND
|
1.0
|
101.8
|
|
Hg
|
202
|
0.023
|
<0.023
|
ND
|
0.5
|
95.8
|
|
Pb
|
208
|
0.023
|
0.086
|
0.11
|
1.0
|
101.5
|
4. 结论
利用微波消解法，采用HNO3－HF体系对样品进行前处理，以Rh、In、Re作内标，校正仪器漂移和基体的影响，使用电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS
2000E测定了某品牌牙膏中10种元素含量。实验数据表明，该方法检出限在0.023μg/L~2.33μg/L之间，加标回收率为85%~119.5%，结果表明该方法可以满足牙膏样品中的元素含量检测的要求。
5.参考文献
[1]
国家市场监督管理总局/国家标准化管理委员会 GB/T 38789-2020口腔清洁用品 牙膏中10种元素含量的测定 电感耦合等离子体质谱法，全国口腔护理用品标准化技术委员会，2020。
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