RoHS指令中六种有害物质检测方法的研究

摘要：RoHS指令对我国的电子产品出口带来了巨大而深远的影响，为了方便我国电子产品的出口，需要建立RoHS指令的检测体系。本文指出需要进行初步筛选和精确检验两个步骤，并对相应的方法和注意事项进行了探讨研究。

关键词：RoHS指令；检测方法；电子电气产品

Abstract：RoHS directive on China's exports of electronic products has brought tremendous and far-reaching impact， in order to facilitate the export of electronic products in our country， the need to establish the detection system of RoHS instructions。This paper points out the two steps that need to be screened and tested accurately， and the corresponding methods and matters needing attention are discussed in this paper。

key word：RoHS instructions；test method；Electronic and electrical products

1 RoHS指令的出台及其影响

电子产品给人们的生活带来了极大的便利，但同时也带来了污染，尤其是电子垃圾的处理成为了让各国政府头疼的问题。一些电子产品中含有铅、镉和汞等重金属元素，给人们的健康带来了极大的安全隐患。为了解决这一问题，各国政府和组织开始进行相关电子产品有害物质的立法和标准工作。其中欧盟对电子电气产品颁布了《关于电子电气设备中限制使用某些有害物质的指令》，简称为RoHS指令。该指令要求进入欧盟国家市场内的电子电气产品不得使用铅、镉、汞、六价铬、多溴二苯醚和多溴联苯六中有害物质[1]。这些有毒有害物质对身体影响巨大，会对人体的多个脏器系统造成严重的破坏，因而将这些有害物质排除到电子电气之外可以有效保护人们的身体健康。

由于我国是对欧盟电子电气产品出口的大国，RoHS指令的颁布对我国出口影响巨大，集中涉及到家用电器、通讯设备、电子消费产品等十个大类，涉及每年贸易额三百多亿美元，从业人员达到千万人。因而欧盟RoHS指令的颁布对我国电子电气产业的出口影响巨大，必须确保我国生产的电子产品满足指令的要求。因而相关生产企业必须寻找新的生产原材料，并改进生产工艺以规避有毒有害物质在电子电气产品的产生。此外还要建立对这些有毒有害物质的检测方法体系，对我国出口的电子电气产品进行准确的检测检验。为了方便电子电气产品的出口，检测体系还要得到欧盟的认可。

2 RoHS指令中有害物质的检测方法

由于RoHS指令中禁止的有毒物质种类众多，对所有的产品进行精确的检测耗费成本巨大。因而需要首先对电子产品进行初步筛选，将筛选出的可疑产品再进行精确检测，确定产品中所含的具体有害物质。由于RoHS指令中禁止的有毒物质都含有特定的元素，因而可以用X射线荧光光谱法进行元素分析，筛选出含有这些特定元素的产品。而进一步的精确检测可以用气相色谱-质谱联用（GC-MS）和原子分析光谱仪（CV-AAS）等多种分析方法[2]。

2.1 初步筛选

初步筛选采用的X射线荧光光谱法的样品制备方法简单，且检测手段对产品没有破坏性，可以迅速检测出样品的元素组成，因而是理想的初步筛选手段。其中新开发的便携式能量色散X射线荧光光谱分析（EDXRF）设备可以在现场对产品的元素组成含量进行检测，它的精度范围达到100ppm～1000ppm之间，基本可以满足初步筛选的检测要求。此外还有台式EDXRF设备可以对产品进行更高精度的元素分析检测[3]。

初步筛选的检测目标元素有铅、汞、镉、镉和溴五种元素，其中镉和溴不是RoHS的直接限制元素，因而需要对检出镉和溴的产品进行进一步的检测分析。初步筛选在检测之前不需要对样品进行化学预处理，因而操作较为简便。但同时对样品难以寻找到精确的标准样品，导致初步筛选的误差较大，不能替代精确检测。同时初步筛选的操作周期较短，提高了检测效率。根据以往的检测操作经验，用X射线荧光光谱仪进行初步筛选时需要注意以下几点：

（1）选择恰当的标准样品。检测产品的不同导致测试的精度会产生偏差，对不同的产品要选择合适的标样对检测仪器进行校准。检测结果的精度与标样的关系巨大，而在现实操作中产品门类众多，难以对所有产品都建立标准参考物，这就要求要对产品进行合理的分类，以确保检测产品的检测精确性。

（2）选用合适的检测操作条件。由于产品的厚度和材料不同，因而X射线对产品的投射程度也会产生区别。一些产品的厚度和宽度不达标，直接用X射线荧光光谱法检测时测试会导致信号过低，使得检测结果不准确。因此我们对产品用X射线荧光光谱法检测时需要根据产品的不同调整操作条件，以获得准确的测试结果信息。

（3）注意测试安全防护。X射线有一定的辐射性，虽然小计量的辐射不会对人体产生较大影响，但是长期的辐射照射会对操作人员的身体健康产生严重的危害。现在的X射线荧光光谱仪都具有一定的防护措施，但是由于一些人员的专业知识不够，操作不规范还是会导致一定的X射线泄露，对操作人员的身体健康造成危害。因此要加强测试人员的专业技能训练，提高安全防护意识，避免或减少X射线辐射对人体的危害。

（4）排除测试干扰。由于X射线荧光光谱仪检测是通过检测样品谱线得到元素分析结果的，而一些元素的谱线分布有一定的重叠，因此对一些容易造成干扰误差的元素做出判断时还要考虑该元素发出的其他谱线进行综合考量。例如元素砷发出的谱线与铅元素的谱线有所重叠，在检测中要防止将含砷产品当做含铅产品筛选出来[4]。

2.2 精确检测

由于RoHS要检测的物质成分较为复杂，需要用GC-MS和CV-AAS等多种分析方法对产品进行分析检测。针对检测目标物质的不同要选择合适的检测方法。RoHS检测物种可以分为一下三类：

（1）有机物种的检测：多溴联苯和多溴二苯醚。多溴联苯和多溴二苯醚两类物质主要作为阻燃剂而广泛应用于阻燃塑胶上面，在测试前需要的产品进行化学消融。一般我们采用索氏萃取的方法对产品进行预处理，处理的原则是尽量提高萃取回收率，同时又降低操作成本，减少操作中对实验人员带来的身体危害。萃取溶剂一般选用甲苯，萃取得到的样品可以用气质联用（GC-MS）进行检测。由于多溴甲苯和多溴二苯醚分子量比较大，因而要选择合适的分子量测试范围，同时毛细柱也要尽量选择耐高温的类型。

（2）六价铬的检测。针对待检产品类型的区别，需要选用不同的测试方法。例如对于金属镀层中六价铬的检测可以用“点测试”进行检测，如果产品出现红色则说明镀层中有六价铬存在。如果待检产品为聚合物，则需要首先用萃取的方法对样品进行预处理，且萃取液要选用碱性溶液。

（3）对铅、镉和汞无机元素的分析。对这类无机元素的分析一般采用冷蒸汽原子吸收光谱仪（CV-AAS）或电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）等检测方法进行检测。在测试前需要对产品进行消解处理。目前较常用的消融方法为密封微波消融法，微波是一种特殊的电磁波，可穿过绝缘体而不被吸收，但是容易被极性材料吸收，使得材料温度上升后开始消融。由于无机元素的检测方法众多，价格和检测精度也不尽相同，在测试时要根据要求挑选合适的检测方法。

对产品的精确检测时RoHS指令检测的最后一个步骤，需要操作人员具备很高的专业素养，根据待检目标物质和待检产品的不同选用合适的检测手段方法。确保检测结果真实可信，检测过程高效迅速，同时要在达到精度的条件下尽量降低成本，以满足大规模检测的需要。

3 结语

电子电气产品给人们的生活带来了极大的方便，但同时一些产品中含有有毒有害物质，对人们的健康带来了安全隐患。为了应对电子产品污染，欧盟国家颁布了RoHS指令，对电子电气产品中有害物质进行了约束禁止。对欧盟的电子电气产品出口在我国的GDP中份额巨大，因而必须建立相应的RoHS检测体系以方便我国电子产品的出口。根据RoHS要求的目标产物和待检产品的特点，可将检测体系分为用X射线荧光光谱法进行初步筛选和精确检测两个步骤，对产品进行准确迅速的检验。

参考文献：

[1]简虎，万升云，罗婷，等.RoHS指令中六种有害物质检测方法的研究[J].电子质量，2005（9）：66-69

[2]华丽.基于RoHS指令六种有害物质的痕量分析研究[D].华中科技大学，2008

[3]李建国，姜华，陈辉.RoHS应对中的检测与符合性评价[J].检验检疫科学，2006，16（6）：79-80

[4]刘春，符斌.X射线荧光光谱仪在RoHS分析上的应用[J].有色金属，2008（04）

[5]满瑞林，徐斌，李兵，胡豫.制冷设备中热交换用铝管在线钝化及其耐蚀性能[J].腐蚀科学与防护技术，2008（01）