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材料中部分重金屬元素含量分析方法(比色分析方法)檢測

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發(fā)布時間：2025-08-02 06:43:22 更新時間：2025-08-01 06:43:23

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

材料中部分重金屬元素含量分析方法（比色分析法）

重金屬元素（如汞、鉛、鎘、砷、鉻等）在材料中的殘留量是環(huán)境安全、食品安全及工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量控制的重要指標。比色分析法（Colorimetric Analysis）因其操作簡便、設(shè)備成本低、靈敏度適中且易于現(xiàn)場快速篩查等優(yōu)勢，成為檢測材料中部分重金屬元素含量的常用方法之一。該方法基于特定重金屬離子與顯色劑發(fā)生選擇性化學(xué)反應(yīng)，生成具有特征顏色的絡(luò)合物，通過目視比色或分光光度計測量溶液吸光度，從而實現(xiàn)對目標重金屬元素的定性或定量分析。尤其適用于對檢測精度要求適中、樣品批量大或資源有限的檢測場景。

主要檢測項目

比色分析法主要針對能在特定條件下生成穩(wěn)定有色絡(luò)合物的重金屬元素，典型檢測項目包括：

汞（Hg）：常用雙硫腙法，在酸性條件下形成橙色絡(luò)合物。
鉛（Pb）：雙硫腙法在pH 8–10 時生成紅色絡(luò)合物，或采用二苯硫腙法。
鎘（Cd）：雙硫腙法在強堿性介質(zhì)中形成紫紅色絡(luò)合物。
砷（As）：銀鹽法（DDC-Ag法），砷化氫與二乙基二硫代氨基甲酸銀反應(yīng)生成紅色膠態(tài)銀。
六價鉻（Cr⁶⁺）：二苯碳酰二肼（DPC）法，在酸性條件下生成紫紅色絡(luò)合物。
銅（Cu）：二乙基二硫代氨基甲酸鈉（銅試劑）法生成棕黃色絡(luò)合物。

核心檢測儀器

比色分析法的核心設(shè)備依賴于顏色強度的測量：

分光光度計（Spectrophotometer）：核心定量儀器，測量溶液在特定波長下的吸光度（A），精度高。
比色計（Colorimeter）：使用濾光片選擇波長，進行簡易吸光度測量，適用于現(xiàn)場快速檢測。
目視比色管/比色卡：通過肉眼比對樣品溶液與標準色階的顏色深度進行半定量分析，設(shè)備成本極低。
輔助設(shè)備：分析天平（精確稱量）、pH計（控制反應(yīng)酸度）、恒溫水浴鍋（控制反應(yīng)溫度）、消化裝置（樣品前處理如濕法消解）。

關(guān)鍵檢測方法步驟

典型比色分析流程包含以下關(guān)鍵步驟：

樣品前處理：對固體材料（如塑料、土壤、食品）需進行消解（濕法/干法），將重金屬轉(zhuǎn)化為可溶性離子態(tài)；液體樣品（如水樣）可能需過濾、濃縮或調(diào)節(jié)pH。
掩蔽與分離：加入掩蔽劑（如氰化鉀、檸檬酸鹽）消除干擾離子影響，或通過萃取（如雙硫腙-四氯化碳體系）分離目標金屬。
顯色反應(yīng)：在嚴格控制pH、溫度及時間的條件下，加入顯色劑與目標金屬離子反應(yīng)生成有色絡(luò)合物。
測量與讀數(shù)：
- 分光光度法：選擇絡(luò)合物最大吸收波長（λ_max），測量吸光度。
- 目視比色法：將顯色后樣品與標準色列進行顏色深度比對。
定量計算：根據(jù)標準曲線（吸光度A vs. 濃度C）或比色卡對應(yīng)的濃度范圍，計算樣品中重金屬含量。

重要檢測標準

比色分析法需嚴格遵循國家或國際標準以確保結(jié)果可靠性，常用標準包括：

汞（Hg）：GB/T 7468-1987《水質(zhì) 總汞的測定冷原子吸收分光光度法》（注：比色法常用雙硫腙法，但標準中多被儀器法替代；EPA 245.5 涉及比色法）。
鉛（Pb）：GB/T 7470-1987《水質(zhì) 鉛的測定雙硫腙分光光度法》；ASTM D3559。
鎘（Cd）：GB/T 7471-1987《水質(zhì) 鎘的測定雙硫腙分光光度法》。
砷（As）：GB/T 7485-1987《水質(zhì) 總砷的測定二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法》；ISO 6595。
六價鉻（Cr⁶⁺）：GB/T 7467-1987《水質(zhì) 六價鉻的測定二苯碳酰二肼分光光度法》；EPA 7196A。
通用要求：GB/T 5750《生活飲用水標準檢驗方法》中詳細規(guī)定了多種重金屬的比色檢測步驟。

總結(jié)：比色分析法作為經(jīng)典的重金屬檢測手段，通過標準化的顯色反應(yīng)與嚴謹?shù)牟僮髁鞒蹋捎行y定材料中特定重金屬元素的含量。盡管其靈敏度與抗干擾性可能遜色于原子吸收、ICP等現(xiàn)代儀器分析法，但在成本控制、現(xiàn)場快速篩查及基礎(chǔ)實驗室中仍具有不可替代的價值。實際應(yīng)用中需嚴格遵循相關(guān)標準，并注意干擾消除與質(zhì)量控制，以確保數(shù)據(jù)的準確性與可比性。