ICS 83.060 CCS G 40
L
中华人民共和国国家标准
GB/T41945—2022
生胶和硫化胶 用电感耦合等离子体发射
.
光谱仪(ICP-OES)测定金属含量
Rubber, raw, vulcanized-Determination of metal content by ICP-OES
(ISO19050:2021,MOD)
2023-04-01实施
2022-12-30发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/T41945—2022
前言
本文件按照GB/T1.12020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件修改采用ISO19050：2021《生胶和硫化胶用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES)测定金属含量》。
本文件与ISO19050：2021相比做了下述结构调整：
第5章中增加了5.8～5.11； —第6章中6.1a)~6.1d)对应ISO190502021中的6.1.1~6.1.4； —增加了8.3.4.12,8.3.4.13、8.3.4.14对应ISO19050；2021中的8.3.4.12、8.3.4.13；
本文件的附录A对应ISO19050：2021的附录B，附录B对应ISO19050：2021的附录A。 本文件与ISO19050：2021的技术差异及其原因如下：
为规范使用，范围中增加了“本文件适用于生胶、硫化胶中主要金属元素和痕量金属含量的定量分析。”（见第1章）；
一将“浓硝酸、浓盐酸、浓硫酸，等级为超级纯”更改为“浓硝酸、浓盐酸、浓硫酸，等级为优级纯”，
使之更符合国内试剂使用情况（见5.1、5.2和5.3)； -增加了稀盐酸和稀硝酸的浓度，使试剂的准备过程更加明确（见5.85.11)；一将“多元素一级标准溶液、单元素一级标准溶液，溯源单位为国家标准与技术研究院或任何一个国家计量机构”改为“多元素标准溶液、单元素标准溶液：有证标准物质”，使之更符合国内试剂使用情况（见5.4、5.5）；将“滤纸，型号为WhatmanNO.44”更改为“定量滤纸”，使之更符合国内滤纸使用情况（见6.11)；
-增加了“加热除酸”步骤，使之也可利用加热除酸浓缩样品（见8.3.4.12）；一为便于使用，删除了“试验报告”中关于“试验步骤”和“使用的试样类型”的要求（见第10章）。 本文件做了下列编辑性改动：
删除了6.11的脚注；增加了注“根据样品类型及金属元素的含量，调整样品的称量质量及试剂的加人体积”，使之可根据样品基质的不同，调整条件达到分解的目的（见8.3.2)；增加了注“根据设备的不同及样品的测试范围，调整标准溶液的浓度范围”，使之可根据样品基质的不同，调整校准曲线的范围（见9.5）；增加了注“根据不同的设备厂家矩管位置及调峰处理，调整操作条件”，使之适用于不同的设备（见9.6.2)。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国石油和化学工业联合会提出。 本文件由全国橡胶与橡胶制品标准化技术委员会通用试验方法分技术委员会（SAC/TC35/SC2）
归口。
本文件起草单位：赛轮集团股份有限公司、中国石油化工股份有限公司北京北化院燕山分院、中石化巴陵石油化工有限公司、怡维怡橡胶研究院有限公司、山东玲珑轮胎股份有限公司、广州合成材料研究院有限公司、双钱集团上海轮胎研究所有限公司、杭州朝阳橡胶有限公司、安徽佳通乘用子午线轮胎有限公司、青岛峻翔科技有限公司、三角轮胎股份有限公司、上海瀚海检测技术股份有限公司、贵州轮胎
I GB/T41945—2022
股份有限公司、风神轮胎股份有限公司、山东华盛橡胶有限公司、北京市科学技术研究院分析测试研究所（北京市理化分析测试中心）、北京橡胶工业研究设计院有限公司、北京橡院橡胶轮胎检测技术服务有限公司。
本文件主要起草人：周天明、侯晓倩、姜涛、罗俊杰、龚林林、丁晓红、丁兆娟、袁琛琛、贾爱瑞、魏胜、 晶晶、彭军、董文武、陈家辉、戴仲娟、周家亮、李莉、王萌、蒲诚勇、马秀菊、严文利、彭锦、杨转青、尹智、 龙洋星、郑宁娟、吕双双、张玉亮、徐凯、邵鹏、吴赞、丁晓英、王娜、苍飞飞、崔春利。
Ⅱ GB/T 41945—2022
引言
电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES)用于测定各种材料中金属元素的含量。与原子吸收光谱（AAS)技术相比，ICP-OES的主要优点是：多元素同时分析、测量的动态范围宽、凝聚相干扰少。此外，除了难以形成化合物的元素，对元素如碘、磷、硫等，检测灵敏度较高。ICP-OES也称为电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-AES）。
ICP-OES最早应用于微量元素分析，是其他常见原子光谱分析技术中干扰最小的一种分析手段。 等离子体的高温环境在很大程度上消除了化学干扰。利用ICP多元素同时分析的优势，降低了物理干扰。
ICP-OES是根据元素的原子和离子被激发后发射出的光谱来分析样品。由于不同的元素可以发出不同波长的光，因此等离子体发射的光谱是复合的。利用分光仪器将发射的光分解为按波长排列的光谱，这样就可以不受其他元素光谱的影响，对每种元素的光强度进行分析。
ICP不同于其他光源的一个重要特征是，样品以气溶胶的形式进人等离子体中心通道，被高温等离子体包围，试样在ICP光源中停留时间约为2mS。这一特征使其在很大程度上降低了基体效应干扰。
本文件所描述的测定方法在产品安全和环境保护方面有着重要意义。ICP-OES是一种能够精确检测包括胶乳在内的生胶和硫化胶中微量金属元素的先进仪器。
I GB/T 41945—2022
生胶和硫化胶用电感耦合等离子体发射
光谱仪（ICP-OES)测定金属含量
警告1一一使用本文件的人员需具有正规实验室工作的实践经验。本文件并未指出所有可能的安全问题，使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。
警告2一—使用本文件规定的程序有可能涉及一些物质的使用或产生，或可能产生一些废物。这有可能导致本地环境危害，需在使用后参照相应的文件进行安全处理和处置。
1范围
本文件描述了使用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES)测定生胶、硫化胶中主要金属元素和痕量金属元素含量的方法。
本文件适用于生胶、硫化胶中主要金属元素和痕量金属含量的定量分析。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。
ISO123胶乳取样（Rubberlatex—Sampling）注：GB/T8290—2021胶乳取样(ISO123:2001,MOD) ISO124胶乳总固体含量的测定（Latex，rubber--Determinationoftotalsolidscontent）注：GB/T8298—2017胶乳总固体含量的测定(ISO124：2014，MOD) ISO1795 5天然、合成生胶取样及其制样方法（Rubber，rawnaturalandrawsynthetic-
Samplingandfurtherpreparativeprocedures)
注：GB/T15340—2008天然、合成生胶取样及其制样方法（ISO1795：2000，IDT） ISO18899：2013橡胶测试仪器校准指南（Rubber—Guidetothecalibrationoftestequipment) 注：GB/T25269—2010橡胶试验设备校准指南（ISO18899;2004，IDT)
3术语和定义
本文件没有需要界定的术语和定义。
4原理
样品溶液经雾化器雾化后形成气溶胶。气溶胶进人电感耦合等离子体高温区域（8000℃10000℃) 试样中的待测组分被加热（激发)形成不同的状态（原子化或离子化），并发射出所含元素的特征谱线。这些谱线按照不同的波长被分离开，由光谱仪检测光强度。光强度与待测组分的浓度成正比。比较未知样品与标准样品的光强度，通过多点线性校准曲线进行定量分析。ICP-OES样品激发过程见附录A。
1 GB/T41945—2022
5试剂
除另有规定外，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂和蒸馏水或去离子水或纯度与之相当的水。 5.1 浓硝酸（CAS7697-37-2）：优级纯，p=1.42g/mL。 5.2浓盐酸（CAS7647-01-0）：优级纯，p=1.19g/mL。 5.3浓硫酸（CAS7664-93-9）：优级纯，p=1.83g/mL。 5.4多元素标准溶液：有证标准物质。 5.5单元素标准溶液：有证标准物质。 5.6草酸铵(CAS6009-70-7)饱和溶液。 5.74 钇（CAS7440-65-5）溶液：1000μg/g。 5.8 稀硝酸溶液：将浓硝酸（5.1)用水稀释至3%~5%（体积分数）。 5.9稀硝酸溶液：将浓硝酸（5.1)用水稀释至10%～30%（体积分数）。 5.10 稀盐酸溶液（1十1)：1体积的浓盐酸（5.2)和1体积的水混合。 5.11 稀盐酸溶液（1十2)：1体积的浓盐酸（5.2)和2体积的水混合。
6仪器
实验室常规设备和玻璃仪器，特别是下列设备。 6.1ICP-OES系统：ICP发射的光束被透镜或凹面镜收集。该聚焦光学器件使光谱在波长选择装置（如单色仪）的人射狭缝上成像。光检测器将单色仪输出的波长转换为电信号。电信号经过光电器件放大和处理，然后由计算机显示和存储。仪器的不同组件如图1所示。在a)～d)中给出了不同组件的具体描述。
a）进样系统：可将待测溶液转化为细小液滴，并形成稳定的气溶胶。进样系统包括以下三部分：
1）蠕动泵，将待测溶液输送至雾化器； 2）雾化器，将溶液转化为气溶胶，并引人雾化室； 3）雾化室，滤除气溶胶中大而不均匀的液滴。
b）光源，提供足够的能量使原子激发而产生光辐射，分为以下三部分：
1）射频发生器，产生频率为27.12MHz的振荡电磁场，这种辐射直接作用于感应线圈。射
频发生器还可提供频率为40.68MHz的电磁场； 2）感应线圈，将能量传递至矩管； 3）矩管，通人氩气，形成等离子体。
c) 分光仪，将白光分解成按波长顺序排列的谱线。ICP的分光仪有多种类型，无论哪一种，都使
用衍射光栅。 d) 检测器，用于检测光波的强度。检测器是一个硅片，由众多称为“图像元素”的独立光敏部分组
成。这些图像元素或像素，在受到光子照射时产生电荷。单个像素的大小可用来测定单个的波长。
6.2 2分析天平：精确至0.1mg。 6.3微量注射器：校准后使用。 6.4电炉。 6.5吸量管：容量为10mL、20mL。 6.6微凯氏消解烧瓶。 6.7马弗炉。 2 GB/T41945—2022
3消解罐：TFM(改性聚四氟乙烯）材质。
6.8
6.9微波消解系统。 6.10自动进样样品架。 6.11定量滤纸。 6.12石英或铂金埚。
10
11
12
n
标引序号说明：
样品； 2- 蟠动泵；
一雾化室；一矩管； -光学传递器；一高频发生器；
o
光电倍增管；
1
10- 分光仪； 11 一微处理器和电子控制系统； 12- 一计算机。
6
氩气；雾化器；
3-
8
4.
。废液排出口。
图1 电感耦合等离子体发射光谱仪系统
7校准
设备校准应按照附录B进行。
样品的制备
8
8.1 总则
金属含量测定主要包括以下四个步骤： a) 从待测样品中取出有代表性的试样； b）有机物分解； c) 目标元素分离和富集； d）测试。
8.2取样
固体橡胶按照ISO1795取样和制样。
3 GB/T41945—2022
胶乳按照ISO123取样，按照ISO124制备干胶乳测试样品。 8.3有机物分解常用方法 8.3.1常用的有机物质分解方法
常用的有机物质分解方法有以下几种： a) 湿法氧化（见8.3.2)； b）干法灰化（见8.3.3)； c) 微波消解（见8.3.4）。
8.3.2湿法氧化 8.3.2.1精确称量0.5g～1.0g试样，放人微凯氏烧瓶中。 8.3.2.2加人20mL浓硝酸和20mL水。加热煮沸，直至溶液体积减少至20mL。待溶液冷却后，加人10mL浓硫酸，再次加热煮沸。当烧瓶内溶液变黑时，立即加人少量的浓硝酸。待溶液不再转黑后停止加硝酸，继续加热至冒出浓白烟。 8.3.2.3此时，停止加热，待溶液冷却后，加入10mL饱和草酸铵溶液，再次加热煮沸，直至再次出现白烟。草酸有助于去除溶液中硝基化合物引起的黄色，最终使溶液呈无色。将溶液转移至聚丙烯容量瓶中，用去离子水稀释至50mL。 8.3.2.4空白溶液应采用与试验相同的试剂及用量，无需添加试样。湿法氧化操作过程宜采取预防措施，以防止引入钛和锡。
注：根据样品类型及金属元素的含量，调整样品的称量质量及试剂的加入体积。本注释适用于8.3.3和8.3.4。 8.3.3干法灰化 8.3.3.1精确称量0.5g～1.0g试样，放人石英或铂金埚中。 8.3.3.2在加热板上将样品进行低温炭化，除去大部分有机物，然后将转移至炉温为300℃的马弗炉中继续加热。 8.3.3.3待样品呈焦化灰煜状态，将马弗炉升温至550℃，直至有机物全部除去。如怀疑碳没有除尽，待灰分冷却后，加人1mL～2mL浓硝酸溶解，蒸干后继续放人马弗炉中加热。 8.3.3.4灰化完成后，取出埚，冷却至室温，用一个表面血盖住埚，缓慢加入40mL～50mL(1十1) 稀盐酸溶液（5.10）。用蒸馏水冲洗一下表面血，然后将埚置于蒸汽浴中加热30min。移开表面血并冲洗。继续将埚加热30min。 8.3.3.5加人10mL(1十1)稀盐酸溶液(5.10)溶解。 8.3.3.6用定量滤纸将样品溶液滤人100mL容量瓶中，然后用10mL(1十2)稀盐酸溶液（5.11)清洗残留物两次，用去离子水定容至100mL。
考虑到浓酸的用量通常是样品量的数倍，因此应使用金属含量较低的试剂和蒸馏水。即使使用了合适的试剂，仍需测定试剂空白。
注：描述试剂时用到用(1十2)、（1十3)等表示方式。第一个数字表示（液体或固体)试剂的(体积或质量），第二个数
字表示水的体积。例如(1十2)HCl,表示该溶液由1体积的盐酸和2体积的水混合而成。
8.3.3.7空白溶液应采用与试验相同的试剂及用量，无需加人试样。 8.3.3.8溶解无机物的酸能够用硝酸代替，具体描述见ISO6101（所有部分）。 8.3.4微波消解 8.3.4.1将TFM消解罐放到天平上，去皮称量0.5g～1.0g的试样。 8.3.4.2每个罐中加人5mL浓硝酸。
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