The Determination of Hazardous Substances According to RoHS and WEEE Directives

Význam tématu

S rostoucí spotřebou a likvidací elektronického odpadu nabývá na významu přesná analýza toxických látek zakázaných směrnicí RoHS a WEEE. Tyto regulace omezují nebo zakazují přítomnost olova, kadmia, rtuti, hexavalentního chromu a polyhalogenovaných retardantů v elektrických a elektronických zařízeních, aby se snížila kontaminace životního prostředí i potravního řetězce.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem dokumentu je představit rutinní analytické postupy a konfigurace přístrojů pro monitorování zakázaných látek v souladu s právními předpisy EU. Představuje principy a výkonnost energiově rozptýlné rentgenové fluorescence (EDX), atomové absorpční spektrometrie (AAS), UV-VIS spektrometrie, infračervené spektroskopie (FTIR) a plynové chromatografie s hmotnostní detekcí (GC/MS).

Použitá metodika

Pro rychlý screening kovových kontaminantů se využívá EDX-spektrometrie, která bez nutnosti přípravy vzorku určí prvkový obsah až od jednotek ppm. Kvantitativní stanovení olova, kadmia, rtuti a chromu probíhá pomocí AAS ve flammu i digitálním grafitovém pecním režimu. Hexavalentní chrom se specificky měří barevnou reakcí s 1,5-diphenylkarbazidem v UV-VIS oblasti. Identifikace vysokokoncentrovaných polybromovaných retardantů v polymerech se provádí rychle pomocí FTIR, pro stopy pod % hladinami pak GC/MS s přímou pyrolyzí i s extrakční preparací.

Použitá instrumentace

• EDX-700HS (energie rozptýlné rentgenové fluorescence)
• AAS-6800 s grafitovou pecí GFA-EX7, autosamplerem ASC-6100 a autodiluterem ASK-6100
• UVmini-1240 (UV-VIS spektrometrie)
• IRPrestige-21 a FTIR-8400S s diamantovou ATR jednotkou
• GCMS-QP2010 vybavený pyrolyzérem Py-2020iD

Hlavní výsledky a diskuse

EDX umožnilo rychle detekovat až percentuální hladiny kadmia v plastových pigmentech a bez destrukce vzorku ověřit dodržení limitů RoHS. AAS poskytla vysokou přesnost stanovení kovů od 0,1 mg/l ve flammu až po jednotky µg/l v peci, přičemž použití metody sebeobrácení kompenzovalo linkové i molekulární interferenční pozadí. UV-VIS potvrdila spolehlivě koncentraci Cr(VI) senzorickou reakcí, FTIR zpřesnila identifikaci PBB a PBDE nad 5 % hmotnostních a GC/MS vyčíslila i stopové množství polybromovaných etherů na úrovni jednotek až desítek ppm.

Přínosy a praktické využití metody

Navržené kombinace technik zajišťují komplexní kontrolu součástí i recyklátu: rychlý screening EDX minimalizuje pracnost, AAS a UV-VIS poskytují kvantitativní jistotu pro kovy, FTIR nabízí expresní identifikaci polymerních retardantů a GC/MS slouží k nejnižším detekčním úrovním.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj integrovaných automatizovaných platforem spojujících XRF, AAS a chromatografické metody, vývoj citlivějších detektorů a pokročilých softwarových nástrojů pro rychlejší vyhodnocení dat. Miniaturizace a přenosné analytiky umožní mobilní kontroly přímo ve výrobě či recyklačních zařízeních.

Závěr

Popsané postupy představují ucelený přístup k plnění požadavků RoHS a WEEE v praxi laboratorní kontroly. Kombinace nekontaktních screeningových metod a cílených kvantitativních analýz poskytuje vyvážené řešení pro spolehlivé stanovení zakázaných látek.

Reference

1. Guideline 2002/96/EC for Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE)
2. Guideline 2002/95/EC for Restriction of Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment (RoHS)
3. Hesper J, Oppermann U. GIT Labor-Fachzeitschrift 2005;113:113–115.
4. Oppermann U, Schram J, Felkel D. Spectrochim. Acta B 2003;58:1567–1572.
5. Oppermann U. GIT Labor-Fachzeitschrift 2002;96:430–433.