主流检测技术的原理与应用

1. X 射线荧光光谱法（XRF）—— 元素定性定量分析

• 原理：
  • 利用 X 射线管发射的高能 X 射线（如 Mo、Rh 靶材产生的特征 X 射线）照射样品，激发样品中原子的内层电子使其跃迁，外层电子填补空位时释放出具有特定能量的荧光 X 射线（即特征 X 射线）。
  • 探测器（如硅半导体探测器）收集荧光 X 射线的能量和强度，通过与标准谱库比对，确定元素种类（能量特征）及含量（强度与含量正相关）。
• 应用：常用于 Pb、Cd、Hg、Cr 等重金属元素的快速筛查，检测限可达 ppm 级（如 Cd≤50ppm），但无法直接区分 Cr6 + 与 Cr3+，也不能检测有机溴化物（PBB、PBDE）。

2. 气相色谱 - 质谱联用技术（GC-MS）—— 有机化合物分析

• 原理：
  • 气相色谱（GC）分离：样品经前处理（如索氏提取、微波辅助萃取）后，有机组分在高温汽化后被载气（氦气）带入色谱柱，根据各组分在固定相和流动相中的分配系数差异实现分离。
  • 质谱（MS）定性定量：分离后的组分进入质谱仪，通过电子轰击（EI 源）或化学电离（CI 源）产生离子碎片，质谱检测器根据质荷比（m/z）和离子强度绘制质谱图，与 NIST 谱库比对确认化合物结构（如 PBB、PBDE 的溴代程度），并通过峰面积计算含量。
• 应用：专用于 PBB、PBDE 等多溴化合物的检测，检测限可达 0.1ppm 以下，可区分不同溴代物的同分异构体。

3. 电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）—— 痕量元素分析

• 原理：
  • 样品经酸消解（如 HNO?+HF）转化为液态溶液，通过雾化器形成气溶胶，进入电感耦合等离子体（ICP）的高温离子源（7000℃左右），被电离为带电离子。
  • 离子经质谱仪的质量分析器（如四极杆）按质荷比分离，检测器（如电子倍增器）记录离子强度，与标准溶液比对后定量元素含量（如 Pb、Cd、Hg）。
• 应用：适用于痕量重金属的精确分析，检测限可达 ppb 级（如 Hg≤1ppb），尤其适合液体样品（如镀层溶液）或复杂基质样品（如聚合物）的元素定量。

4. 紫外 - 可见分光光度法（UV-Vis）—— 六价铬（Cr6+）专属检测

• 原理：
  • 在酸性条件下（pH=2.8±0.2），Cr6 + 与二苯碳酰二肼（DPC）反应生成紫红色络合物，其在 540nm 波长处有最大吸收峰。
  • 通过紫外 - 可见分光光度计测量吸光度，根据朗伯 - 比尔定律（A=εbc）计算 Cr6 + 浓度，检测限通常为 0.1ppm。
• 应用：唯一能直接区分 Cr6 + 与 Cr3 + 的方法，常用于金属镀层、涂层中 Cr6 + 的检测。