- 技術訊息 -
27.Jul.2012
X-ray螢光-XRF PVC消費性商品含危害重金屬
隨著經濟全球化的加速，社會的發展和技術的進步，使人們的生活質量提高，作為人們生活中最基本的各式民生必需品，其包裝設計上廣泛的使用PVC(聚氯乙烯)材質，不論是製造品、食品等包裝應用。
PVC是五大泛用塑膠【PE、PVC、PP、PS、ABS】中唯一的含氯塑膠，PVC的熱安定性差，為避免PVC產品在太陽高溫照射下裂解，必須添加安定劑，其中包括中金屬化合物，因為PVC塑料需要染色, 色料內容易含有重金屬氧化物，包括鉛，鎘，鋅，鋇，錫等有害元素的化合物，這些金屬會從聚氯乙烯製品中滲出，進而危害人體健康，其中鉛的慢性或急性暴露，會使小孩神經失調，阻礙其智商發展；婦女會有生殖方面問題，並且可能會致癌。鎘則會影響腎功能，且可能會導致肺癌。
因生活品質的逐年提高而重視生活質量和環境安全。其安全問題已超越了國界，變成了全球性的問題。自1990年代起，美國有19個州陸續立法限制包裝品中的重金屬含量，嚴格規定銷售的包裝內不能刻意添加鎘、鉛、汞、六價鉻等四種金屬，並規定包裝中四種重金屬若非刻意的因素而須存在，其總含量不得超過100ppm。此項法令的目的，是為了避免商品包裝材質內因使用重金屬，而於廢棄階段時透過焚化爐、掩埋場以及回收處理設施讓重金屬散佈出去而嚴重污染環境。
美國環保團體自2006年起，利用【X射線螢光分析技術-XRF】來檢測包裝材中的重金屬含量。其中最常檢測到的重金屬含量為鎘及鉛。各州根據檢測結果將不合格產品通告給相關的零售商、生產商。許多零售、生產製造商已做出回應並採取了相關措施，把不合格產品下架，相關產品被退回，並使用【X射線螢光分析儀】實施新的質量製程程序。
現今最新式XRF採用最新檢測器-SDD，其能量分辨和高計數率性能是所有半導體探測器中最好的，提供絕佳檢測下限及快速檢測。日本精工-Seiko所設計的Vortex-SDD檢測器，檢測速度是一般檢測器的15~20倍，針對微量元素及輕元素分析的應用極佳，為用於非破壞檢測有害物質的最高階儀器。
PVC材質-使用Seiko 1200VX檢測【鎘】、【鉛】、【汞】及【鉻】最佳檢測下限:
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檢測下限表
(測量時間:300 sec) |
分析材料
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分析元素
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檢測下限(ppm)
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PVC
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鎘 (Cd)
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1 ppm
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鉛 (Pb)
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0.7 ppm
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鉻 (Cr)
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3.2 ppm
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汞 (Hg)
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1.1 ppm
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溴 (Br)
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0.3 ppm
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目前並無國際公約要求嚴格管制PVC，但要求無鹵材料的大廠如Apple、HP、Dell，這些公司理所當然表示無鹵材料不再使用PVC，且一般檢測方式都採用ICP或AAS等化學濕式分析法來分析，雖然化學分析法提供非常低的檢測下限，但ICP、AAS兩者為破壞式分析，分析時間較長，樣品都需要前處理成液體進而產生環境二次污染，且檢測期間都是高溫燃燒。現今XRF已採用最新SDD型檢測器，如前言所述，已大幅提高分辨率及檢測下限，除了檢測PVC材質外，更可針對RoHS、CPSIA及EN71等法規提供專業檢測。
分析方法比較表
分析方法比較表
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項目
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ICP
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AAS
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XRF
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分析方式及樣品形態
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化學分析法，利用電漿激發液體樣品，產生放射光譜。
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化學分析法，利用高溫讓原子離子化
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物理分析法，利用X射線激發樣品產生X-Ray 能譜。
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ICP、AAS 樣品必須為液態，為破壞式檢測。
XRF樣品為固態、液態\粉末皆可，且為非破壞式檢測方式
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檢測濃度範圍
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ppm
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ppm、ppb
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ppm~100%
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樣品分析時間
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液體樣品約~2 分鐘。(不包含前處理時間)
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一次僅檢測一個元素(如要分析各種元素所需時間相對較長)
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固、液、粉末，約為5~10(不包含前處理時分鐘，不需前處理。
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ICP、AAS 需要前處理步驟將固體樣品經由強酸高溫長時間(2~12 小時)或高壓等消化步驟，變成液體樣品。XRF樣品可直接量測，不需前處理。
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二次污染處理
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(1)需處理ICP的廢氣
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(1)需處理AAS的廢氣
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(1)無二次污染處
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(2)需處理前處理所產生的酸氣
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(2)需處理前處理所產生的酸氣
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(2)X光源輻射量極低，儀器本身有安全屏蔽，操作時無須任何特殊裝置。
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(3)需處理前處理所產生的強酸廢液
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(3)需處理前處理所產生的強酸廢液
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(3)無需前處理
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