主流檢測技術的原理與應用

1. X 射線熒光光譜法（XRF）—— 元素定性定量分析

• 原理：
  • 利用 X 射線管發射的高能 X 射線（如 Mo、Rh 靶材產生的特征 X 射線）照射樣品，激發樣品中原子的內層電子使其躍遷，外層電子填補空位時釋放出具有特定能量的熒光 X 射線（即特征 X 射線）。
  • 探測器（如硅半導體探測器）收集熒光 X 射線的能量和強度，通過與標準譜庫比對，確定元素種類（能量特征）及含量（強度與含量正相關）。
• 應用：常用于 Pb、Cd、Hg、Cr 等重金屬元素的快速篩查，檢測限可達 ppm 級（如 Cd≤50ppm），但無法直接區分 Cr6 + 與 Cr3+，也不能檢測有機溴化物（PBB、PBDE）。

2. 氣相色譜 - 質譜聯用技術（GC-MS）—— 有機化合物分析

• 原理：
  • 氣相色譜（GC）分離：樣品經前處理（如索氏提取、微波輔助萃取）后，有機組分在高溫汽化后被載氣（氦氣）帶入色譜柱，根據各組分在固定相和流動相中的分配系數差異實現分離。
  • 質譜（MS）定性定量：分離后的組分進入質譜儀，通過電子轟擊（EI 源）或化學電離（CI 源）產生離子碎片，質譜檢測器根據質荷比（m/z）和離子強度繪制質譜圖，與 NIST 譜庫比對確認化合物結構（如 PBB、PBDE 的溴代程度），并通過峰面積計算含量。
• 應用：專用于 PBB、PBDE 等多溴化合物的檢測，檢測限可達 0.1ppm 以下，可區分不同溴代物的同分異構體。

3. 電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）—— 痕量元素分析

• 原理：
  • 樣品經酸消解（如 HNO?+HF）轉化為液態溶液，通過霧化器形成氣溶膠，進入電感耦合等離子體（ICP）的高溫離子源（7000℃左右），被電離為帶電離子。
  • 離子經質譜儀的質量分析器（如四極桿）按質荷比分離，檢測器（如電子倍增器）記錄離子強度，與標準溶液比對后定量元素含量（如 Pb、Cd、Hg）。
• 應用：適用于痕量重金屬的精確分析，檢測限可達 ppb 級（如 Hg≤1ppb），尤其適合液體樣品（如鍍層溶液）或復雜基質樣品（如聚合物）的元素定量。

4. 紫外 - 可見分光光度法（UV-Vis）—— 六價鉻（Cr6+）專屬檢測

• 原理：
  • 在酸性條件下（pH=2.8±0.2），Cr6 + 與二苯碳酰二肼（DPC）反應生成紫紅色絡合物，其在 540nm 波長處有最大吸收峰。
  • 通過紫外 - 可見分光光度計測量吸光度，根據朗伯 - 比爾定律（A=εbc）計算 Cr6 + 濃度，檢測限通常為 0.1ppm。
• 應用：唯一能直接區分 Cr6 + 與 Cr3 + 的方法，常用于金屬鍍層、涂層中 Cr6 + 的檢測。