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基于ICP-MS测定聚丙烯腈纤维的铋含量

聚丙烯腈纤维，在我国被命名为腈纶纤维，其以聚丙烯腈为主，或占其质量分数

85%以上的丙烯腈和含羧基或磺酸基等可离子化的乙烯基化合物制成。具有高的强度

性能、抗晒、鲜艳的色泽、易上色、蓬松、手感舒适、抗虫蛀等优良性能，故也被赞

美称之为人造羊毛。作为重要的一种合成纤维，可以根据使用的需求，进行单一纯

纺，如100%纯纺的腈纶织物，手感舒适柔软、色泽艳丽、耐用，适用于制作女装。

或与棉、蚕丝等天然纤维混纺，也可与其他人造纤维混纺。混纺织物具有结实耐用、

面料光滑、柔软，其被广泛应用于家纺、服装各领域[1-6]。生产腈纶所用的原料为石

油经过裂解产生的副产物丙烯，由于聚丙烯腈共聚物化学结构特性因素，不能像其他

合成纤维那样进行熔融纺丝，而是采用溶液纺丝。纺丝可采用干法，该法纺丝速度

快，一般适用于纺制仿真丝织物；也可用湿法纺丝，湿法纺丝适合纺短纤维，因其蓬

松柔软特性，适用制仿毛织物。

在制备聚丙烯腈时，通常需用铋盐作为催化剂。在体内，铋以硫化铋沉淀在组织

里，引起局部溃疡，甚至坏死。铋大多存在于肾脏，可出现严重肾炎，其中以肾小管

上皮细胞的损害最重，肝亦可累及。重金属铋随着生产工艺，部分被带入至聚丙烯腈

纤维产品后被人们使用，不少作为与人体皮肤直接接触产品，需对其所含的重金属铋

及钼进行检测跟踪，质量把关。

目前，采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定聚丙烯腈纤维中重金属铋含

量尚未见报道，本方法对样品经适合的方法处理后，对其所含的重金属铋采用内标法

进行测定，为相关产品质量监测提供技术支撑。

1.试验

1.1试剂与仪器

试剂：铋标准溶液1000mg/L；硝酸。

仪器：微波消解仪；原子荧光光谱仪；电感耦合等离子体质谱仪（上海美析仪器有限

公司）；超纯水机。

1.2分析参数

主要工作参数为：RF发射功率1600W，蠕动泵转速32r/min，雾化器流量

1.5L/min，辅助气体流量1.2L/min，扫描次数3次，氧化物小于2.5%，双电荷小于

3%。

2.结果与讨论

2.1前处理条件

称取约0.5g（精确至0.1mg）不同批号的样品进行微波消解处理，试剂采用

5mLHNO3。待消解完成后赶酸处理，将赶酸后的消解液转移至50L容量瓶中，用2%

稀硝酸溶液定容，摇匀待测，同时做样品空白试验。

2.2测定方法

以内标法进行检测，Bi以In为内标。因铋无同位素引起的质谱干扰，检测模式选

择标准模式即可，选用的检测模式及同位素见表1。

2.3方法的线性及范围

通过0、1.5、4.0、7.0、19.0μg/L5个质量浓度水平的线性回归方程来考察方法的

线性，得到Bi的线性方程为：y=7.019x+0.000，线性相关系数R为0.9998，相关谱

图见图1。

2.4Bi方法检出限及定量限

设定仪器参数，调谐使氧化物小于2.5%和双电荷小于3%达到要求通过后，对空

白溶液连续进行11次测定，以测定结果的3倍相对标准偏差、10倍相对标准偏差结

合取样量、定容体积计算出方法检出限、定量限分别为0.004、0.013mg/kg。

2.5方法的加标回收

以1.0、3.0、6.0μg3个不同质量的加标测定回收率。经计算得加标回收率分别为

95.6%、91.1%及96.4%，结果见表2。由表2可知，各加标质量下回收率大于

90%，结果较好。

2.6方法准确度

选用3个不同质量浓度的国家标准物质，按本方法进行测定，计算得Bi实测值与

标准值进行比对，验证方法的准确性，结果见表3。

2.7聚丙烯腈纤维中Bi质量分数

分别取6个不同批次聚丙烯腈样品经微波消解后，定容至50.0mL，采用ICP-MS

测定，再用AFS进行验证，采用ICPMS和AFS检测结果进行比对，检测结果的相对

标准偏差RSD均在10%以内，进一步验证了检测方法的可靠性。具体结果见表4。

3.结论

线性质量浓度为0~19μg/L，ICP-MS方法得到较好的线性，R为0.9998，检出限

为0.004mg/kg，定量限为0.013mg/kg，3个质量水平的加标回收率均在90%以上，

并且经过3个不同质量浓度标准质控样进行验证，结果均在标准值范围内，确保了此

方法的准确性。经过原子荧光分光光度计检测，与电感耦合等离子体质谱仪测试结果

RSD小于10%，进一步验证了检测方法的可靠