《塑料 聚丁烯樹脂中鈦、鎂、鋁、鈣、鐵、鋅、鈉元素含量的測定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》

ICSXX.XXX

GXX

CPCIF

中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會團體標準

T/CPCIFXXXXX—XXXX

塑料聚丁烯樹脂中鈦、鎂、鋁、鈣、鐵、

鋅、鈉元素含量的測定

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法

Plastics—Determinationoftitanium,magnesium,aluminum,calcium,iron,zinc

andsodiuminpolybutylene

—Inductivelycoupledplasmaemissionspectrometry

（征求意見稿）

20XX-XX-XX發(fā)布20XX-XX-XX實施

中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會發(fā)布

T/CPCIFXXXX—XXXX

塑料聚丁烯樹脂中鈦、鎂、鋁、鈣、鐵、鋅、鈉元素含量的測定

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法

警告：使用本文件的人員應有正規(guī)實驗室工作的實踐經(jīng)驗。本文件并未指出所有可能的安全問題。使用者有責任采

取適當?shù)陌踩徒】荡胧?，并保證符合國家有關法規(guī)規(guī)定的條件。

1范圍

本文件描述了采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定聚丁烯樹脂中鈦、鎂、鋁、鈣、鐵、鋅、鈉元

素含量的試驗方法。

本文件適用于聚丁烯樹脂（包括聚丁烯的粉狀、粒狀及改性樹脂等）中鈦、鎂、鋁、鈣、鐵、鋅、

鈉元素含量的測定。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T6682分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法

GB/T6379.2測量方法與結果的準確度（正確度與精密度）第2部分：確定標準測量方法重復性

與再現(xiàn)性的基本方法

3術語和定義

本文件沒有需要界定的術語和定義。

4方法概要

炭化試樣以燒去有機物，灰化處理樣品，燒去積炭，再將用鹽酸加熱溶解試樣灰分，制成水溶性待

測試樣，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀直接進樣測定，采用外標法定量，各元素的濃度使用濃度直讀

方式讀取。

5試劑與材料

5.1除非另有說明，僅使用分析純及以上試劑，所用水應符合GB/T6682中二級水的規(guī)定。

5.2濃鹽酸：優(yōu)級純。

警告：強腐蝕性。

5.3濃硝酸：優(yōu)級純。

警告：強氧化劑。

1

T/CPCIFXXXX—XXXX

5.4氫氟酸：優(yōu)級純

警告：強腐蝕性。

5.5鹽酸溶液：1∶49（體積比）。

5.6硝酸溶液：1∶4（體積比）。

5.7金屬元素標準溶液：鈦、鎂、鋁、鈣、鐵、鋅、鈉，濃度分別為1000mg/L。

推薦使用市售有證標準溶液。

5.8高純氬氣：純度99.99%（v/v）。

6儀器與器皿

6.1電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES）：具備石英ICP炬管和射頻發(fā)生器，能形成并維持等

離子體發(fā)射光譜儀。

6.2控溫加熱板：加熱功率1000W~2000W，功率可調。

6.3分析天平：分度值為0.0001g。

6.4馬弗爐。

6.5石英或陶瓷坩堝：100mL。

6.6聚四氟乙烯燒杯：50mL，100mL。

6.7容量瓶：50mL，100mL。

6.8聚四氟乙烯容量瓶：50mL，100mL。

6.9移液管：1mL，2mL。

7試驗步驟

7.1準備工作

7.1.1容器清洗

所用全部器皿使用前均用稀硝酸溶液（5.6）浸洗，再依次用自來水、去離子水沖洗干凈，每次用

完均需按此法處理。

7.1.2鎂、鋁、鈣、鐵、鋅和鈉系列標準溶液的制備

用移液管（6.9）分別移取0mL、0.1mL、0.2mL、0.5mL、1.0mL、2.0mL鎂、鋁、鈣、鐵、鋅

和鈉元素標準溶液（5.7），置于100mL容量瓶（6.7）中。為確保其穩(wěn)定性，多元素標準溶液中加入濃

度為2%的稀鹽酸（5.5），以防止物理降解。用2%稀鹽酸溶液定容至刻度，搖勻，得到空白溶液和濃

度為1mg/L、2mg/L、5mg/L、10mg/L、20mg/L的鎂、鋁、鈣、鐵、鋅和鈉元素系列標準工作溶液。

2

T/CPCIFXXXX—XXXX

7.1.3鈦元素系列標準溶液的制備

用移液管分別移取0mL、0.1mL、0.2mL、0.5mL、1.0mL、2.0mL鈦元素標準溶液（5.7），置于

100mL容量瓶中。用水定容至刻度，搖勻，得到空白溶液和濃度為1mg/L、2mg/L、5mg/L、10mg/L、

20mg/L的鈦元素系列標準溶液。

注：可根據(jù)樣品中元素的實際含量確定標準系列中元素的具體濃度。

7.2儀器準備

7.2.1按照電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（6.1）說明書進行操作，建立合適的儀器條件，典型儀器操

作參數(shù)見附錄A。

7.2.2蠕動泵在使用前檢查泵管，必要時更換，檢查溶液吸入的速率，并調節(jié)至所需的泵速。

7.2.3點燃ICP激發(fā)源后，應預熱10min~15min，再進行試驗。

注：具體預熱時間按照所使用儀器的要求確定。

7.2.4推薦使用的元素譜線波長見表1。

表1待測元素和推薦使用的譜線波長

元素推薦波長/nm

鈦334.941

鎂279.553

鋁396.153

鈣317.933

鐵259.939

鋅206.200

鈉589.592

注：表中提供的波長僅供參考，用戶可根據(jù)儀器及試樣情況選用合適的波長進行測定。

7.3試樣溶液的制備

準確稱取10.0g（精確至0.001g）混合均勻試樣，置于石英或陶瓷坩堝（6.5）中，加入1mL濃硝

酸（5.3）后移至控溫加熱板上（6.2）炭化試樣，使其緩慢燃燒，待試樣停止生煙，放入550℃馬弗爐

（6.4）中灰化，至積炭全部燒盡，取下冷卻，加入2.0mL濃鹽酸（5.2）輕搖，移至180℃控溫加熱板

上緩慢加熱至盡干，白煙冒盡，取下冷卻；

若試樣中仍有不溶物，轉移至聚四氟乙烯燒杯（6.6）中，加入少量氫氟酸（5.4），在180℃加熱至

試樣完全溶解，變成完全透明的溶液，繼續(xù)加熱至近干。冷卻后用水定容至50mL聚四氟乙烯容量瓶

（6.8）中，待測定。

7.4空白溶液的制備

按上述條件制備空白溶液，除不添加樣品外，操作步驟、所用試劑均與樣品制備相同。

注：試驗在通風櫥中進行

7.5測定

3

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7.5.1標準工作曲線繪制

在設定的儀器工作條件下，按濃度從低至高測定待測元素系列標準溶液（7.1.1、7.1.2）。

以元素濃度為橫坐標、發(fā)射光強度為縱坐標繪制標準工作曲線，工作曲線的線性相關系數(shù)應大于等

于0.999。

7.5.2樣品測定

在與7.5.1相同條件下測定樣品空白溶液和待測試樣溶液的光譜強度，依據(jù)工作曲線計算出試樣溶

液中各元素的濃度。每分析6個試樣用標準溶液（任意一個）校正一次，其測定結果與實際濃度值相對

偏差應小于或等于5%，否則應重新建立標準曲線。

注：如果儀器有自動扣除空白值功能，可以在測定樣品之前將儀器設為自動扣除模式；如果儀器沒有此功能，在完

成樣品測定之后，再手動扣除之。

8結果計算

(CC)V

X0……………（1）

m

式中：

X—試樣中鈦、鎂、鋁、鈣、鐵、鋅和鈉元素的濃度的數(shù)值，單位為毫克每千克（mg/kg）；

C—試樣溶液中被測元素的濃度的數(shù)值，單位為毫克每升（mg/L）；

C0—空白溶液中被測元素的濃度的數(shù)值，單位為毫克每升（mg/L）；

V—試樣溶液的體積的數(shù)值，單位為毫升（mL）；

m—試樣的質量的數(shù)值，單位為克（g）；

取兩次平行測定結果的算術平均值為試驗結果，結果保留小數(shù)點后兩位。

9精密度

9.1重復性

在同一實驗室，由同一操作者，使用同一儀器，按照相同的試驗方法，對同一試樣連續(xù)測定，所得

兩次獨立測定結果的絕對差值不大于表2規(guī)定的數(shù)值。

9.2再現(xiàn)性

在不同的實驗室，由不同操作者，使用不同的儀器，按照相同的試驗方法，對同一試樣測定所得，

兩次單一、獨立結果的絕對差值不大于表2規(guī)定的數(shù)值。

表2精密度結果單位：mg/kg

元素含量重復性再現(xiàn)性

鈦0.20~400.000.085X0.6770.0914X0.676

鎂0.20~180.000.074X0.7330.077X0.738

鋁0.20~520.000.082X0.6570.084X0.659

鈣0.20~200.000.073X0.7150.075X0.718

4

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鐵0.20~180.000.113X0.6670.121X0.659

鋅0.20~180.000.089X0.6990.102X0.732

鈉0.20~250.000.097X0.7050.101X0.713

注：X是兩次獨立測定結果的算數(shù)平均值。

10試驗報告

試驗報告應包括下列內容：

a）本文件編號；

b）試驗樣品信息；

c）試驗日期、試驗人員以及單位；

d）試驗儀器型號、儀器參數(shù)；

e）分析結果。

5

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附錄A

（資料性）

典型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的操作參數(shù)

表A.1典型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的操作參數(shù)

項目工作參數(shù)

功率/W1300

頻率/MHz40.68

載氣壓力/MPa0.221

冷卻氣/（L/min）15

輔助氣/（L/min）0.8

霧化氣/（L/min）0.8

泵速（r/min）1.5

積分次數(shù)3

注：不同型號儀器根據(jù)實際情況而定，上述儀器參數(shù)和工作條件僅供參考。

6

塑料聚丁烯樹脂中鈦、鎂、鋁、鈣、鐵、

鋅、鈉元素含量的測定

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法

編制說明

（征求意見稿）

中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院

塑料聚丁烯樹脂中鈦、鎂、鋁、鈣、鐵、鋅、鈉元素含量的測定

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法

編制說明

一、任務來源及起草工作的簡要過程

1任務來源

根據(jù)《關于印發(fā)2019年第一批中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會團體標準項目計劃的通知》，由中國石

油石油化工研究院負責制定《塑料聚丁烯樹脂中鈦、鎂、鋁、鈣、鐵、鋅、鈉元素含量的測定電感耦

合等離子體發(fā)射光譜法》方法標準，完成期限為2021年12月，由中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會標準化工

作委員會歸口。

2標準起草工作組情況

主要參加單位為石油化工研究院、大慶石化分公司、大慶油田分公司。

起草組成員有王磊、趙鐵凱、張巖、陳斯佳、榮麗麗、方宏、佘慶龍、姜寧、王玉如、于祺、王蕾、

王玉杰、陳雷。

3簡要起草過程

起草單位在接到標準起草任務后，查閱并收集了資料，完成了如下工作：

（1）項目前期研究情況，標準征求意見稿完成情況

2019.9-2020.4，收集不同水平樣品進行測試、篩選樣品并考察前處理試驗條件開展部分實驗。

2020.5-2020.9，確定儀器工作條件、確定樣品制備的過程，建立各元素標準曲線和方法檢出限；

2020.10-2021.4，開展試驗補充階段。2021.5-2021.12，開展精密度試驗，在以上工作基礎上完成標準征

求意見稿的編寫（編制說明及標準文本）。

（2）標準征求意見情況

對征求意見稿征求意見，根據(jù)反饋意見，修改完善，完成標準送審稿草案。

（3）標準專家審查情況

提交專家審查會審查，并通過專家審查。根據(jù)專家意見進一步修改完善，形成標準報批搞。

二、標準編制原則及標準編制依據(jù)

1相關參考標準

SN/T2891《出口食品接觸材料高分子材料聚乙烯、聚丙烯中鉻、鋯、釩和鉿的測定電感耦合

等離子體原子發(fā)射光譜法》。

SN/T2945《橡膠及其制品中鉛、鎘、鉻、銅、錳、鋅含量測定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜

法》。

SH/T1829《聚乙烯和聚丙烯樹脂中微量元素含量的測定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》。

SN/T1504.5《食品容器、包裝用塑料原料第5部分：聚烯烴中雜質元素含量的測定X射線熒光

1

光譜儀》。

2標準編制原則

標準制定本著“先進性、科學性和適用性”原則，制定過程做到統(tǒng)一、協(xié)調、優(yōu)化，同時確保方法的

準確性、實用性、可行性，既符合國內外發(fā)展的需要，也滿足國內目前的實際供需情況。

3標準編制原則

標準編寫規(guī)則是按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準的結構和編寫》的要求進

行。同時遵循“應積極采用國際標準和國外先進標準”、“應有利于合理利用國家資源，推廣科學技術成

果，提高經(jīng)濟效益”、“應滿足石油天然氣和石油化工產(chǎn)品貿(mào)易的需求”等要求。

三、確定標準主要內容的依據(jù)

目前，在我國現(xiàn)行的國標及行業(yè)標準中沒有關于聚丁烯中金屬元素測定的標準發(fā)布，對于聚乙烯、

聚丙烯。橡膠等中金屬元素相關標準有很多，如ASTMD6247、SN/T1504.5，采用X射線熒光儀測定

食品容器、包裝用塑料原料中的雜質元素，樣品需先熔融壓片，且標準只涉及了聚乙烯、聚丙烯壓片溫

度，未提及聚丁烯，X熒光法測定的各元素檢出限下限高（如鈉25ppm-200ppm、鋁40ppm-500ppm、

鈣10ppm-300ppm等）無法滿足生產(chǎn)實際分析需求；SN/T2945和SN/T2891采用微波消解處理樣品，

但因取樣量受限制（0.15g），存在消解不完全，不適合大取樣量，低含量樣品分析且易與消解內罐粘

連；本試驗采用干灰化法前處理、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定聚丁烯中的金屬元素。

1關于標準范圍的確定

本文件描述了采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES）測定聚丁烯樹脂中鈦、鎂、鋁、鈣、

鐵、鋅、鈉元素含量的試驗方法。

本文件適用于聚丁烯樹脂（包括聚丁烯的粉狀、粒狀及改性樹脂等）中鈦、鎂、鋁、鈣、鐵、鋅、

鈉元素含量的測定，其中鎂、鋁、鈣、鐵、鋅、鈉測定范圍約為0.20mg/kg-200.00mg/kg，鈦測定范圍

0.20mg/kg-400.00mg/kg、鋁測定范圍0.20mg/kg-500.00mg/kg。本文件規(guī)定了各元素的測定范圍和精

密度，對于濃度范圍超出規(guī)定的試樣也可以采用本文件進行測定，但其精密度未經(jīng)驗證。

2測定方法

炭化試樣以燒去有機物，灰化處理樣品，燒去積炭，再將用鹽酸加熱溶解試樣灰分，制成水溶性待

測試樣，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀直接進樣測定，采用外標法定量，各元素的濃度使用濃度直讀

方式讀取。

3儀器工作條件的確定

3.1電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀

在ICP-AES分析中，影響分析結果的因素較多。除儀器性能明顯影響分析結果外，儀器的主要工

作參數(shù)如分析線、射頻功率、霧化氣流量、積分時間等與元素的物理化學性質及分析測定方法有著復雜

的關系，并且以信背比作為優(yōu)化目標可以得到較好的檢出限，因此通過試驗分別考察幾種參數(shù)與信背比

的關系，優(yōu)選出各元素測定的最佳儀器操作條件，以便獲得較好的分析結果。

2

3.1.1分析線選擇

選取鈦、鎂、鋁、鈣、鐵、鋅、鈉元素靈敏度較高的分析線，分別用濃度為10mg/L的鎂、鋁、鈣、

鐵、鋅、鈉標準混合溶液、鈦元素標準溶液和空白溶液進行譜圖掃描分析，得到各分析線與信背比的關

系（表1），推薦選擇信背比高的分析線作為各元素的分析線，綜合考慮本試驗選擇Ti334.941nm、Mg

279.553nm、Al396.153nm、Ca317.993nm、Fe259.939nm、Zn206.153nm、Na589.592nm。

表1分析線波長與信背比

元素分析線波長/nm信背比元素分析線波長/nm信背比

334.941894303.6238.2042462.9

336.12117371.2239.5629887.6

Ti337.2792397.0Fe259.93948879.6

334.903-234.349362.6

368.51914134.5238.863103.8

285.2137529.9237.313408.1

279.0771682.5308.21544.9

MgAl

280.2713530.8394.401809.7

279.55310773.4396.1532031.6

317.9335051.3206.15315866.0

315.88744.5213.8573048.8

CaZn

422.673472.3202.5483447.8

393.3663108.1334.50152.8

589.59266.6

Na330.23727.0-

588.995-

3.1.2射頻功率的選擇

射頻功率是ICP-AES分析的重要工作條件之一，它直接影響分析譜線的信背比和檢出限。儀器的

射頻功率太低，等離子體不能維持而熄滅，太高矩管有燒蝕危險。射頻功率增加使測光區(qū)溫度升高，樣

品得到充分原子化，這樣既能提高測定靈敏度，又能有效消除化學干擾。當射頻功率過大時，信背比變

小則對檢測不利。綜合考慮，射頻功率選擇1300W。

3.1.3霧化氣流量對測定結果的影響

不同的霧化器有不同的最佳流量，且不同的被測元素有不同的最佳氣體流量。用濃度為2mg/L的

標準混合溶液和鈦標準溶液在功率為1300W條件下，改變霧化氣流量進行測定，其結果見圖1。從圖

1可以看出，霧化氣流量在0.2L/min到1.2L/min范圍內，鈉元素信背比隨霧化氣流量緩慢上升；其余

各元素信背比隨著霧化氣流量的增大先升高后降低，綜合考慮，霧化氣流量選擇0.8L/min。

3

1000

800

600

400

信

背

200

比

0

0.20.40.60.81.01.2

鎂霧化氣流量(L/min)

1200

350

1000

300

800250

600200

150

信400

信

背100

背

比200

比50

00

-50

0.20.40.60.81.01.20.20.40.60.81.01.2

鋁霧化器流量(L/min)鈣霧化氣流量(L/min)

80040000

700

60030000

500

40020000

300

信

信

200背10000

背

比

比100

00

-100

0.20.40.60.81.01.20.20.40.60.81.01.2

鐵霧化氣流量(L/min)鋅霧化氣流量(L/min)

25

20

15

10

信

背

5

比

0

0.20.40.60.81.01.2

鈉霧化器流量(L/min)

圖1霧化氣流量與信背比的關系

3.1.4儀器工作條件

等離子體冷卻氣、輔助氣的波動對譜線強度影響不顯著，積分時間選擇儀器自動積分，綜合上述試

驗結果，確定本方法標準的儀器工作條件，結果見表2。

表2電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀工作條件

功率等離子體流量輔助氣流量霧化氣流量泵速

(W)(L/min)(L/min)(L/min)(mL/min)

1300150.80.81.5

注：適用于美國PE公司avio500型號ICP-AES

4

3.2標準溶液和試樣溶液的制備

3.2.1鎂、鋁、鈣、鐵、鋅和鈉元素系列標準溶液的制備

用用移液管分別移取0mL、0.1mL、0.2mL、0.5mL、1.0mL、2.0mL鎂、鋁、鈣、鐵、鋅和鈉

標準溶液，置于100mL容量瓶中。為確保其穩(wěn)定性，多元素標準溶液中加入濃度為2%的稀鹽酸，以

防止物理降解。用2%的稀鹽酸溶液定容至刻度，搖勻，得到空白溶液和一系列濃度為1mg/L、2mg/L、

5mg/L、10mg/L、20mg/L的鎂、鋁、鈣、鐵和鋅元素系列標準混合溶液。

3.2.2鈦元素系列標準溶液的制備

用移液管分別移取0mL、0.1mL、0.2mL、0.5mL、1.0mL、2.0mL鈦元素標準溶液，置于100mL

容量瓶中。用水定容至刻度，搖勻，得到空白溶液和濃度為1mg/L、2mg/L、5mg/L、10mg/L、20mg/L

的鈦元素系列標準溶液。

注：可根據(jù)樣品中元素的實際含量確定標準系列中元素的具體濃度。

3.2.3試樣溶液的制備

準確稱取10.0g混合均勻試樣，置于石英或陶瓷燒杯中，加入1mL濃硝酸后移至加熱板上，使其

緩慢燃燒，待試樣停止生煙，取下放入550℃馬弗爐中灰化，至積炭全部燒盡，取下冷卻，加入2.0mL

濃鹽酸輕搖，移至180℃控溫加熱板上緩慢加熱至盡干，白煙冒盡，取下冷卻；

若試樣中仍有不溶物，轉移至聚四氟乙烯燒杯中，加入少量氫氟酸，在180℃加熱至試樣完全溶解，

變成完全透明的溶液，繼續(xù)加熱至近干。冷卻后用稀鹽酸溶液定容至50mL聚四氟乙烯容量瓶中，待

測定。

3.2.4樣品空白溶液的制備

按上述條件制備空白溶液，除不加樣品外，操作與上述完全相同。

注：試驗在通風櫥中進行

3.3測定

3.3.1標準工作曲線的繪制

在設定的儀器工作條件下，按濃度由低到高依次測定空白溶液和待測元素系列標準溶液，以元素濃

度為橫坐標（X），發(fā)射光譜強度為縱坐標（Y）繪制標準工作曲線，各元素校準曲線和相關系數(shù)見表

3。由表3可知，本試驗標準曲線的相關系數(shù)均可達到0.999，完全可以滿足分析要求。

表3校準曲線相關參數(shù)

元素線性方程相關系數(shù)k

鈦y=415508x+28070.999865

鎂y=11240x+27850.999703

鋁y=3285x+762.30.999765

鈣y=53262x+702.20.999755

鐵y=4815x+945.20.999728

鋅y=1593x+341.80.999775

鈉y=6795x+1533.90.999773

3.3.2試樣測定

5

在與3.3.1相同條件下測定樣品空白溶液和待測試樣溶液的光譜強度，依據(jù)工作曲線計算出試樣溶

液中各元素的濃度。

每分析完一個試樣，應用水噴霧沖洗矩管至少10s。每分析6個試樣要用標準溶液（任意一個）校

正一次，其測定結果與實際濃度值相對偏差應不大于5%，否則應重新建立標準曲線。

如果待測試樣溶液濃度超出標準曲線的線性范圍，應該對該試樣溶液進行適當稀釋至標準曲線范圍

水平內，再進行測定。

注：如果儀器有自動扣除空白值功能，可以在測定樣品之前將儀器設為自動扣除模式；如果儀器沒有此功能，在完

成樣品測定之后，再手動扣除。

(CC)V