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    ROHS分析儀技術資料

    XRF在RoHS和REACH檢測中的應用

    時間:2020-11-08 18:45:30 作者:admin 點擊:

    1 RoHS指令
     
             2003年2月13日,歐盟議會及歐盟委員會在其《官方公報》上發布了第2002/95/EC指令(Ro HS指令),該指令對10類電子電氣產品中6種有害物質(鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯苯,多溴二苯醚)的使用做了嚴格限制。2011年7月1日,歐盟頒布了Ro HS指令的升級版2011/65/EU(Ro HS 2.0),新指令增加了管控的產品范圍,分階段將醫療器械、控制和監控儀器納入管控,并將Ro HS符合性納入CE標志要求,但未增加新的限制物質[1]。2014年底,RoHS 2.0修訂草案擬將4種鄰苯二甲酸酯(DE-HP、DBP、BBP和DIBP)加入附錄II限制物質列表中,這與原先要求的4種優先評估物質有所不同(增加了DIBP,而放棄了HBCDD),若該草案通過限用物質將增至10項。
     
    此后世界很多國家都頒布了各自的RoHS指令,如:美國RoHS(美國聯邦EDEE法案、加州RoHS),日本RoHS(JISC0950:2008),韓國RoHS《電子/電氣產品及車輛的資源回收法令》,土耳其RoHS《廢棄電子電氣設備(WEEE)管控法規》,印度RoHS《電子廢棄物管理和處理條例》,越南RoHS(30/2011/TT-BCT號通告)等,其限用物質及其含量要求均與歐盟RoHS相同。
     
    為與國際接軌,中華人民共和國信息產業部聯合多部門于2006年正式頒布了《電子信息產品污染控制管理辦法》,即中國RoHS。2011年11月1日,《國家統一推行的電子信息產品污染控制自愿性認證實施規則》正式實施,第一批認證管理目錄包括電視機等6種整機及其上游組件、材料等產品[2]。國標GB/T 26572—2011和GB/T 26125—2011作為其配套標準分別規定了有害物質限值和檢測方法,在測試過程中首先需將樣品拆分為均質單元后進行篩選檢測,最后對不確定的樣品進行確證檢驗[3]。
    2 REACH法規
     
    為了對進入其市場的所有化學品進行預防性管理,2006年12月歐盟通過了(EC)No 1907/2006:《關于化學品注冊、評估、許可和限制法規》,即REACH法規。REACH法規涵蓋面廣,幾乎包括所有化學品和其下游產品,該法規的一系列要求———注冊、評估、授權和限制對歐盟乃至世界相關產品的生產、加工和研發等造成了巨大影響。
     
    該法規規定,物品類產品如果含有候選列表上的高關注度物質(SVHC)且在物品中的質量百分比超過0.1%時,物品供應方需履行相關信息傳遞義務。若產品中SVHC含量超過0.1%且每年進口該SVHC總量超過1噸,則供應方需履行通報責任,另外供應商必須向客戶及消費者提供物品的安全使用信息。因此,包括電視機等家用電器在內的所有化學品和其他有形產品若要進口歐盟市場,其生廠商和供應商均需明確其產品中是否含有SVHC及其含量是否超過0.1%。截至2014年12月17日,ECHA已正式發布了12批共計161種SVHC物質。
    3 XRF定量測定法
     
    XRF由于其快速、簡便、無損分析的優點被作為Ro HS檢測的指定初篩方法[4]。但由于該方法受基體干擾非常嚴重,即材料的組成成分對結果影響很大,因此在分析過程中一般采取基體匹配及粉末壓片的方法盡量減少基體干擾,也就需要建立數種甚至數十種不同材料樣品的標準曲線,并將復雜樣品粉碎壓片使其表面平整與標準樣品匹配[5]。該方法需要檢測室配備大量的標準樣品,并需要配備研磨機與壓片機等設備,大大提高了檢測成本。即便這樣其相對不確定度也可達30%,若要精確測定還需借助ICP-OES等定量分析方法[6]。
     
    本文選取電視機部件中的螺釘、電容引腳、二極管和排線四種不同材料表面不平整的樣品作為代表,對其中的鉛、汞、鎘、鉻四種元素采用微波消解-XRF方法進行定量分析。該方法使樣品基體統一為水溶液,大大降低了基體干擾效應和樣品表面不平等因素的干擾,只需建立一組標準曲線。該方法簡便、快捷,無需昂貴的ICP-OES儀器就可完成樣品的定量測定,在ROHS檢測中可定量測定4種金屬的含量,在REACH法規中可對其中的47項SVHC做出判定。
    3.1 主要試劑和儀器
     
    標準溶液:鉛(GBW08619)、汞(GBW08617)、鎘(GBW08612)、鉻(GBW08614)標準溶液。
     
    主要儀器:X射線熒光能譜儀(ARL QUANT'X,Thermo Fisher Scientific Inc.),微波消解萃取系統(ETHOS 1,Milestone),超純水機(Milli-Q,Millipore),ICP-OES(7300V,PerkinElmer Optima)。
    3.2 微波消解法
     
    稱取0.1 g粉碎后的樣品,精確至0.1 mg,放入樣品管內,加入10 m L硝酸溶液、2 m L雙氧水、2 m L水,設置微波消解條件:5 min升至120℃,5 min升至150℃,5 min升至180℃,5 min升至210℃,保持30 min。冷卻后定容,待測。
    3.3 標準曲線、線性范圍和檢出限
     
    配制一系列標準溶液采用XRF進行分析,實驗發現鉛、汞、鎘、鉻4種元素的激發熒光強度值(單位:cps/m A)與其濃度c在一定范圍內成線性關系,其線性范圍、相關系數、檢出限見表1。
     
    表1 線性范圍、標準曲線、檢出限    下載原表
    3.4 樣品測定
     
    本實驗對電視機中4種部件中鉛、汞、鎘、鉻含量進行測定,測定結果、加標回收率及與ICP-OES測試結果比較詳見表2。
     
    表2 索氏提取法與超聲波提取法測試結果比較    下載原表
     
    注:N.D.表示未檢出。
     
    由表2可知,電視機中的螺釘、電容引腳、二極管、排線4種不同材料樣品的測試結果均與ICP測試結果相近,且加標回收率位于91%~110%之間,該方法可以用于其定量測定。
    4 結論
     
    RoHS指令和REACH法規對電子產品的管控日趨嚴格,這也給RoHS 6項和REACH法規中161項SVHC的檢測提出了更高的要求。本文建立了電視機部件樣品中的鉛、汞、鎘、鉻4種金屬的XRF定量測定方法。該方法大大降低了測試過程中的基體干擾,可用于RoHS檢測中4種金屬元素的定量測定,并可對REACH法規中47項SVHC物質進行判定。該方法具有簡便、快速、低成本的優點,可應用于電子產品中的RoHS與REACH檢測過程,由于降低了檢測成本,還可大大降低企業的檢測成本。
     
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