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原子吸收光谱仪在电子电气产品中有害物质限量检测技术中的应用
作者:  浏览量:139  发布时间:2019-03-01 11:39:27

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电子电气产品的出现与推广,使得有害物质随之增加,并给社会和人们的生活带来了极大的影响。随着欧盟RoHS指令的出台,我国也相继出台了类似标准和检测方法,科学利用起多种电子电子产品中有害物质限量检测技术。文章主要介绍RoHS指令中关于电子电气产品中限制的6种有害物质的相关检测技术,从取样、前处理及检测实施的检测过程进行简单的分析。信息化技术的迅猛发展,使得电子电气的更新速度加快,伴随着的电子电气有害物质也日渐增多,给人们的身体健康和社会环境造成巨大地威胁,社会电子电气产品中有害物质的关注度越来越高。为了减少电子电气产品中有害物质带来的危害,2003年欧盟组织发布了关于在电子电气设备中限制使用有害物质的指令(RoHS,指令强调对电子电气产品中铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯、多溴联苯醚的含量的限量要求。根据指令的要求世界各国相继出台了类似的标准和检测方法,在当今形势下,我国原子吸收光谱仪等分析设备对电子电气产品中有害物资限量检测技术也成为电子电气行业乃至社会重点关注的话题。


一、电子电气产品中有害物质的检测项目

电子电气产品主要由多项零部件和材料组成,其中包含了塑料、金属、玻璃、溶剂等多种材料成分,避免不了含有以上6种有害物质,如以铅、镉汞为代表的重金属元素;以多溴联苯、多溴联苯醚为代表的溴化阻燃剂。这些有害物质会对人们的身体健康带来极大危害,因此需要利用原子吸收光谱仪等分析设备对这些材料进行检测,以限制对含有超标有害物质的电子电气产品的使用。根据RoHS指令中关于铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯、多溴联苯醚等6种有害物质的限量标准以及客户的需求而进行对主要有害物质的检测。


二、电子电气产品中有害物质的检测过程分析

1、取样过程

电子电气产品是由多项零部件及材料组成,对其有害物质的检测不可能将其全部材料进行检测,选择合适的具有代表性的材料样本是一项重要的工作。通常情况下,对于塑胶、合金、化学试剂等同质材料取样比较简单;而对于由多种元件组成的产品,如电线氛围外皮、插头、铜线等,则根据材质来分开取样。此时便需要适当地拆分手段获得均质材料,在无法将材料分开时,再考虑混合取样。混合取样对于不同材质的比例难以准确把握且实施起来难度大,容易导致测试结果出现较大的差异。因此,在混合取样时,要根据客户的要求,决定好取样的方法与位置,这样才能获得好的样本,方便后期的检测。


2、样品的前处理和仪器分析

样品的前处理是电子电气产品中有害物质限量检测过程中至关重要的环节,前处理过程涉及多种原子吸收光谱仪器等设备和方法,样品前处理主要分为无机类与有机类化合物处理。在对无机元素测试的样品前处理中,主要采用消化方法,此方法不受原材料样品存在形式的影响,利用强酸在高温下将材质溶解,其中的有机材质就会被氧化成二氧化碳,剩下的金属元素则会以相同的形式完全溶解于酸中,再用仪器进行分析。常用的消化法为干法消化、湿法消化、微波消解等。在对有机化合物样品前处理时,因为有机化合物是以分子化合物的形式存在,因此样品要先采用窣取方式将化合物萃取出来,常用方法有索式萃取、超声波萃取等。在萃取后要进行样品的净化、过滤和浓缩装瓶,最后进行仪器的检测分析。


3、仪器检测方法介绍

1)气相色谱-质谱法

随着仪器联用技术的发展,由气相色谱仪与质谱仪经过接口技术而联用的检测技术被利用起来,即构成了现代的气相色谱-质谱法,此方法是对有机物质检测主要的定性确认手段,且逐渐成为复杂混合物检测有效的手段之一,例如电子电气产品中有害物质中的多溴联苯醚成分和含量都能有高效地检测出来。了解此技术的工作原理,有必要先对其两种仪器原理进行了解,气相色谱法是基于样品中各组分谱图中峰的保留值与组分热力学参数有定性关系、峰面积与组分含量有定量关系而确定被检测物质的有害物质种类及含量而质谱分析法则根据分子在真空中被电子轰击而形成的离子在电磁场中分离后,形成的分子离子及碎片离子的质量数及其相对峰度,得出被检测物质的分子量、元素组成及结构等信息。因此,气相色谱-质谱联用仪兼有色谱对混合物的快速分离及质谱对分子结构的鉴定功能。值得注意的是,气相色谱-质谱联用仪的核心检测设备都在高真空状态下工作,那么,对工作环境有较高的要求,检测时要保证气流的稳定、仪器中的易耗品要及时更换、真空泵油量也应保证在高真空状态等。


2)分光光度计比色法

分光光度计比色法是依据物质对光的选择性吸收而建立的检测分析方法,此方法中仪器操作比较简便,且具有较高的检测精密度。分光光度计比色法的实施原理是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸收度,而对被测物质进行定性和定量的分析。分光光度计比色法主要用于对六价铬的检测,在测定时,要首先对三价铬样品进行洗溶离,然后将洗溶离后的三价铬样品浸泡在pH溶液中,在一段时间后,溶液里的样品若出现与显色剂二苯基二氨发生反应后显现红色,则表示其溶液中含有六价铬,最后用分光光度计测定六价铬吸光度,而得出其含量。


3)原子吸收光谱法

原子吸收光谱法是一种原子对光辐射产生吸收的光谱分析方法,是适合于汞的检测方法。此方法根据气态原子对同种原子发射出的特征光谱辐射具有的吸收能力原理,通过测量试样的吸光度进行材质中有害物质的检被检测,一般有火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法等。原子吸收光谱法具有一定的局限性,限于水溶液或某些电子电气产品中样品前处理后可溶解的金属元素的分析,其金属元素很容易被检测出有害物质含量。值得注意的是,原子吸收光谱法的实施过程中容易发生干扰效应,造成检测结果的失误,可以通过连续稀释、添加稳定剂、混合氢气等方法消除或减少基质干扰;对于检测仪器则通过选取适当的单色分光器、石墨炉、光电倍增管等方法减小由原子吸收光谱仪机种不同而带来的消极影响。


4)电感耦合等离子体原子发射光谱法

电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-ARS是当前电子电气产品有害物资限量检测方法中比较实用和常用的方法,其原理在于利用元素在受热或电激发时,由基态跃迁到激发态到返回基态的过程中,发射出特征光谱,从而根据特征光谱进行定性、定量的分析。此方法可以通过选择波长而将其他离子的干扰排除,还可同时进行多元素的检测,其分析速度较快,灵敏度、精密度都比较高。随着此方法的逐渐推广使用,其仪器系统也在不断得到改进,改进后而广泛使用的ICP-ARS仪器主要有顺序扫描、多道同时型、全谱直读型等类型,并广受检测人员的青睐。


三、总结

随着电子电气产品的更新发展,其有害物质对社会环境及人们的身体健康有严重的影响。因此,电子电气产品制造企业应该依据RoHS指令标准有效控制和减少电子电气产品中的有害物质含量,检测机构要实时按照国家质量检测标准进行产品中有害物质限量检测。以上主要介绍了利用原子吸收光谱仪等分析仪器设备对关于电子电气产品中有害物质检测项目及检测过程与技术方法,希望能对相关电子电气制造企业和检测机构带来一定的帮助。


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