图1. 电子垃圾中含有各种各样的金属。

为了对电子垃圾进行专业回收，需要尽可能准确地了解其元素组成。本文介绍了采用ICP-OES方法对电子垃圾的重金属进行分析。

对于电子垃圾的分析是件棘手的事，从物料中获取有代表性的样品需要耗费巨大的精力，物料的不均匀性也增加了工作的难度，电子垃圾中的其他元素还可能对所采用的光谱分析方法，例如感应耦合等离子光谱(ICP-OES)分析方法产生干扰，此外样品加工（熔剂、溶剂）过程也会引入一些干扰元素。

在元素分析中，为了增强分析结果的可靠性，大多数情况下会采用加入合格的参比物质的方法，然而在电子垃圾领域可用的合格参比物质数量极其有限。基于这一原因，联邦矿山、冶金、原材料和环境技术协会（GDMB）的化学委员会贵金属工作小组，和联邦材料研究与检验局（BAM）共同决定，为电子垃圾分析制定合格的参比物质。其专业认证通过比对实验进行，对元素银、铍、铜、金、镍、钯、铂和铟进行了测定，可是在铟的测定上却遇到很大的困难，所得结果为88.2ppm±23.5ppm，单值波动范围为52~131ppm。对于如此巨大的分散度结果，作为认证的参考物质是不可接受的。Horiba Jobin Yvon公司利用其具有高分辨率的ICP光谱仪对这一问题进行了研究探讨。

图2. 铟在158.577 nm 发射波长的谱图。

ICP-OES方法开发

由于不同的物料来源可能使样品物质包含了众多伴随元素，同时还可能通过黄铁矿的石化作用将大量的铁引入样品中，因此在用ICP-OES 进行分析时，根据光谱仪的分辨率情况可能会出现一系列的干扰。要对具有如此复杂基体的样品进行方法开发，意味着会产生高昂的成本，铟的发射波长都需通过对所有伴随元素波长的摄谱情况加以检验，需要耗费很长时间才能找到相应的解决方案，大多数情况下还需要运用不同的浓度来进行测量。现在，采用了Horiba Jobin Yvon公司高分辨率的ICP光谱仪进行分析，测量过程快速、安全，方法包括两个步骤：半定量分析和借助剪辑与控制软件进行发射谱线的选择。

半定量分析

为了选择合适的发射波长，首先要了解样品元素的组成，在此基础上还需对电子垃圾样品进行半定量分析，这里采用了简单的样品制备方法。

图3. 铟的451.131 nm 发射波长的谱图（经变焦）。

1g样品于坩锅中用10g过氧化钠熔融，熔体用稀硝酸溶解，转入到100ml容量瓶中定容。对溶液进行半定量分析，总共可测定58种元素的组成和含量。通过伴随元素及其浓度这两方面的信息，便为应用智能软件选择适当的发射波长提供了依据。例如为铟元素选择适当的发射波长，需要考虑27种元素，而其他元素因浓度不够无需关注。

发射波长的选择

Horiba Jobin Yvon公司在3年前便开发了一种波长数据库，其中包含了56000条发射谱线，值得注意的是，这一波长数据库首次完全建立在电感耦合等离子激发光源上，并被用于分析具有不同元素浓度的纯元素。实验是在120~800nm范围内摄取全部发射光谱，通过所得发射光谱的叠加可获得有关单个发射波长的信息，除了谱线位置，还可测得它们的检测限、分离度（半峰宽）以及饱和极限。这56000条发射波长所获得的数据，被加工成两种不同的软件套餐，用以承担ICP-OES 光谱仪不同检测限和分辨能力的计算。剪辑软件用于谱线强度谱图的收集，专为具有光电倍增管检测器的高分辨率ICP-光谱仪而开发。控制软件是为具有电荷耦合器件（CCD）检测器的ICP-光谱仪专门增补的，是提高可靠性的多线程分析选择工具。

通过输入待测元素及每一元素预期的最高和最低浓度，就能在数据库所含信息中寻找合适的发射波长。由于高浓度元素始终会干扰另一些低浓度元素的测定，通过剪辑软件，根据分析任务的设置，并对铟的全部发射波长考察了潜在干扰后，最后仅剩下两个发射波长：158.577nm和451.131nm，该程序可于任何时刻查明所有元素的全部发射波长，这也是为什么有些发射波长未被考虑和加以删除的原因所在。表1汇集了元素铟最常用的发射波长及其干扰。若451nm发射波长实际位于氩发射线侧翼而使其灵敏度明显降低，该发射波长就应弃之不用，同时为了用标准加入法绘制工作曲线，需要将分析溶液分成若干等份，通过加入分析溶质的溶液而使待测分析溶质进一步被稀释。事实上这种稀释作用使得定量工作难度加大，因此放弃了对451nm发射波长的应用。图2和图3显示了铟在158nm和451nm发射波长的谱图（实际的消解溶液）。

分析与结果

实际采用158nm发射波长的分析通过两种途径进行：应用仪器软件中所设置的标准加入法和应用与基体相适应的标准直接校正法。与基体相适应的标准系由佛尔兹海姆的普通金银精炼厂提供。分析工作ICP-光谱仪 Ultima 2（标准加入法和直接校正法）采用 Activa M （直接校正法) 来进行。实验得到的中值数为91.7 ppm ±2.53 ppm，由比对实验反馈的第一批样品求值结果的当前中值数为93 ppm ±6.4 ppm。表2列出的是Horiba Jobin Yvon 公司测得的铟的全部数据。

结语

对于ICP-OES 而言，要想获得正确和精密的分析结果，选择没有干扰的发射波长是基本前提。通过选择没有干扰的发射波长，无需修正模型，从而可以更好地利用分析时间。诚然，选择一种没有干扰的发射波长并非易事，而通过巧妙地应用Horiba Jobin Yvon 公司所建立的半定量分析方法和智能化软件，就能够大大简化对适当发射波长的选择，并于最短时间内得到可靠的结果。

电子垃圾样品物料的制备

为了制备合格的参考物料，将50kg电子垃圾进行切丝，与50kg黄铁矿共熔（“石化”），将由此得到的物料进一步破碎并研磨成为0.2 mm 的颗粒。