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微波消解-石墨炉原子吸收法测定化妆品中的铅

发布时间:2014-05-12 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:817

化妆品具有清洁护肤、滋养健肤、修饰驻颜等作用,已成为人们日常生活中必不可少的护肤和美容用品,与人们的生活息息相关[1]。但在化妆品原料和成品中都有铅存在的可能,若长期使用会影响自身及后代健康。铅是化妆品中重金属之一,它对机体的毒性作用越来越被人们所关注。铅通过皮肤、消化道、呼吸道进入体内多种器官,对神经、血液、消化、心脑血管、泌尿等多个系统造成损害,严重影响体内的新陈代谢,阻塞金属离子代谢通道从而造成低钙、低锌、低铁,并导致补充困难,出现神经系统病症、代谢障碍等症状[2–3]。国家对化妆品中铅的含量有严格的控制标准[4]。2012年12月国家食品药品监督管理局在官方网站对2007年版技术规范进行修订,并对产品中铅限量拟由原来的40mg/kg调整为10mg/kg,因此有必要研究和制定更加灵敏准确的检测化妆品中铅的方法。

目前化妆品中铅的测定方法有分光光度法[4–6]、电位溶出法[4]、火焰原子吸收法[4,7-12]、石墨炉原子吸收光谱法法[13]、原子荧光光谱法[14–15]、电感耦合等离子体发射光谱法[16–18]、电感耦合等离子体-质谱法[19–20]、X射线荧光光谱法[21],样品前处理方法有湿式消解法[4–8,13,15]、干湿消解法[5,7]、微波消解法[4,7,11–12,16–17,19–20],浸提法[4–5,18]以及其它前处理方法[9–10],有的测定方法无需前处理[21]。国内外关于微波消解和石墨炉原子吸收光谱法联用测定化妆品中铅的报道较少。笔者建立了一种利用微波消解对样品进行预处理,采用石墨炉原子吸收光谱法测定化妆品中铅的方法,该法具有称样量少、实验过程消耗酸少、检出限低、测定结果精确度高等优点。

1实验部分

1.1主要仪器与试剂

石墨炉原子吸收光谱仪:AAnalyst800型,配Winlab32软件、冷凝循环水箱、AS–800型自动进样器、Pb空心阴极灯光源,美国Perkin-Elmer公司;高通量微波消解系统:MARSCEM型,美国培安公司;精确控温电热消解器:ANAN型,美国培安公司;超纯水仪:Milli-Q型,美国Millipore公司;硝酸、盐酸:优级纯,国药集团化学试剂有限公司;硝酸、硝酸镁:分析纯,上海凌峰化学试剂有限公司;磷酸二氢铵:分析纯,国药集团化学试剂有限公司;铅标准溶液:1000μg/mL,国家标准物质研究中心;硝酸溶液:0.5mol/L,取3.2mL硝酸于烧杯中,用超纯水稀释,然后转移至100mL容量瓶中稀释至标线;磷酸二氢铵溶液:10g/L,称取1.0g磷酸二氢铵于烧杯中,用超纯水溶解,然后转移至100mL容量瓶中稀释至标线;硝酸镁溶液:0.5g/L,称取0.05g硝酸镁于烧杯中,用超纯水溶解,再转移至100mL容量瓶中稀释至刻度。

1.2样品预处理

准确称取混匀试样约0.5g(精确到0.0001g)置于已清洗好的内衬管中,再加入5mL硝酸,将内衬晃动几次使样品充分浸没(对于不容易消解的样品,可适当减少称样量,如蜜类可称取0.3g,脂类0.1g),将装有样品的内衬加盖拧紧,按顺序放入外套内,将外套放入转盘的反应罐位置,按设定的程序(见表1)进行消解。待仪器停止运转之后取出,将盖子打开把内衬放入100℃精密控温电热消解器加热数分钟,驱除样品中多余的氮氧化物,以免干扰测定。用0.5mol/L的硝酸洗涤内衬数次,倾倒入50mL的容量瓶中,再用0.5mol/L的硝酸溶液稀释至容量瓶标线,摇匀后待测定。

1.3标准曲线绘制

移取1.00mL铅标准溶液置于100mL容量瓶中,用0.5mol/L硝酸溶液稀释至容量瓶标线,

制得10μg/mL铅标准储备溶液。移取10.00mL铅标准储备溶液置于100mL容量瓶中,用0.5mol/L的硝酸溶液定容至标线,制得1μg/mL铅标准工作

溶液,现用现配。分别移取铅标准工作溶液0.00,1.00,2.00,5.00,8.00,10.00mL置于6只100mL容量瓶中,用0.5mol/L的硝酸溶液稀释至容量瓶标线,即得铅标准工作溶液。待仪器稳定后,在优化的条件下(见表2),以磷酸二氢铵和硝酸镁为基体改进剂,测得各浓度点的吸光度,以吸光度对铅浓度浓度绘制校准曲线。

1.4样品测定

待仪器稳定后,在优化的条件下以磷酸二氢铵和硝酸镁为基体改进剂,将预处理好的样品用石墨炉原子吸收光谱仪测定。根据绘制的标准曲线,将实际样品的待测组分峰面积值代入方程中,即可算出相应杂质的含量,取3次重复测定的算术平均值作为测定结果。

2结果与讨论

2.1样品前处理条件

微波消解样品预处理技术是微量或超微量元素分析时样品处理的首选方式[4,7,11–13,17–18,20–21]。在高温和封闭容器中进行酸消解,不仅大大缩短了样品处理时间,而且实现了最少的酸用量、最低的背景值及较高的回收率等,具有传统样品处理方式无法比拟的优点。由于化妆品种类繁多,各种类型的化

妆品其消解差异较大,一般对易消解的化妆品(如洗发精、花露水、沐浴露、霜类)可选择低档位加热;对难消解的化妆品(如唇膏、睫毛膏类)可选择高档位

加热。对30多份洗发香波、沐浴露、霜类、膏类化妆品进行了微波消解,选择消解功率1600W,压力控制在0.5~1.5MPa,保持时间3~5min。在上述条件下,消解完毕后易于将剩余的酸蒸发除去,减少了对测定的干扰。

2.2基体改进剂

在相同条件下测定标准物质中铅的含量时,是否使用基体改进剂对实验结果无显著差异。但在测定化妆品中的铅时,由于化妆品中一些特殊的组分

对石墨炉原子吸收光谱法测定结果有严重的信号抑制,因此不加基体改进剂,样品的加标回收率低,不能获得满意结果。基体改进剂种类及加入量对测定结果影响显著,多种化妆品加标回收率试验结果表明,基体改进剂为硝酸钯时,回收率可达到50%左右,但硝酸钯价格昂贵,且不易购买;基体改进剂为磷酸二氢铵和硝酸镁时,回收率可达80%以上。因此测定化妆品中铅含量时选择磷酸二氢铵和硝酸镁作为基体改进剂。

2.3基体改进剂优化

实验加入磷酸二氢铵和硝酸镁基体改进剂可使铅的灰化温度得到提高,避免在升温过程中造损失,从而提高测定结果的灵敏度和准确度。以100ng/mL铅标准溶液作为测试溶液,在进样量20μL不变的前提下,使用5μL磷酸二氢铵溶液和6μL硝酸镁溶液作为基体改进剂时,石墨炉原子吸收光谱仪的吸光度最大,如图1所示。

2.4石墨炉升温条件

优化石墨炉升温过程中样品的干燥,直接影响测量数据的重复性和石墨管的使用寿命。采用斜坡升温方式进行干燥,使液滴逐步缩小,不出现爆沸现象。灰化温度对于石墨炉原子吸收测定数据的准确度有显著影响。灰化温度过高可能造成被测元素损失,灵敏度降低,重复性变差;而灰化温度过低则会造成背景吸光值高。实验结果表明,背景值随着灰化温度的提高而逐渐降低,当灰化温度大于850℃时,吸光度明显减小,铅的测定结果有明显降低。实验选择灰化温度为850℃,这时化妆品基体在灰化阶段基本消除,剩余少量的基体效应通过氘灯的背景扣除。适当的原子化温度可使被测元素的原子完全蒸出而无残留,并且可延长石墨管使用寿命,故对原子化温度进行优化。当灰化温度为850℃时,对原子化温度进行选择,实验结果表明,当原子化温度大于1600℃时,吸光度基本不变,故选择原子化温度为1600℃。

2.5工作曲线方程、检出限和精密度

在优化的实验条件下,对1.3系列标准工作溶液进行测定,以铅的质量浓度(X)对原子吸收光谱仪的响应值(Y)进行线性回归。结果表明,铅质量浓度在0~100ng/mL范围内与响应值呈良好的线性关系,线性方程为Y=0.0026X+0.0011,相关系数r=0.9991。以信噪比(S/N)为3计算,铅的检出限

为0.33ng/mL,相对标准偏差小于1.82%。由此可见,该方法具有良好的线性范围、较高的灵敏度和较好的重现性。

2.6样品分析

选择5种典型的化妆品样品,按1.2方法处理后进行测定,然后加入适量铅标准溶液进行回收试验,结果见表3。由表3可知,铅的加标回收率在95.0%~106.1%之间,相对标准偏差不大于3.36%,说明本方法具有较高的精密度和准确度。

3结语

采用微波消解法处理化妆品样品,称样量小、实验过程中消耗酸少,且在密闭系统中消解,不会造成污染,对人体伤害较小。用石墨炉原子吸收法检测化妆品中的铅,检出限低,精密度和回收率满足实验要求。该方法简便快捷,可作为检测化妆品中铅的通用方法。

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