MAT080001 绿色建筑材料利用XRF与离子层析仪(Ion Chromatography,IC)检测之分析应用

最近房市热与老旧房屋翻新，钗h人想买房子或重新装修，但是你的房子健康吗？

一般建筑材料除坚固、耐用及美观等特性外，最重要的是调节温度的弁遄A亦即对於外界温度的反应不会过於快速，最终目标就是达到冬暖夏凉。另一方面则是未来绿色环保建材的观念，致使无铅(Pb)油漆、无卤(Halogen Free)耐燃建材的要求提早实现。

特别是现今有不少建材，因含有接著剂、化学涂料等各种有毒的物质，毒性会慢慢、持续地释放到室内空气中，导致居住其中的住户，出现皮肤不适、心悸、头痛、咳嗽、气喘等各种症状反应。因此，若长期所处的室内环境，能够以天然无害的绿建材，来取代化学合成建材，是最环保又切合人体所需的。

绿建材的时代已来临，在各国之绿产品标章或建材标章，可了解目前国际间对於绿建材的概念 。

特性	Reuse──再使用 Recycle──再循环 Reduce──减量 Low emission materials──低污染
使用优点	生态材料─减少化学合成材之生态负荷与能源消耗。 回收再用─减少材料生产耗能与资源消耗。 健康安全─使用天然材料与低挥发性有机物质的建材，可减免化学合成材所带给人体的危害。 材料性能─材料基本性能及特殊性能评估与管制，可确保建材使用阶段时之品质。
评估项目	性能确保 环保确保性 健康性确保

资料来源∶内政部建筑研究所性能实验中心

建材限制性物质评估，将公定有毒之化合物含量限制，对环境及人体有危害之化合物（指标污染物），依材料之种类，拟定相关评估指标，於建材之定性评估中加以分析、禁用，以确保建筑室内空间及地球环境之健康安全。评估项目包括∶

（一）非金属材料任一部份之重金属成份，依据「事业废弃物毒性特性溶出程序（TCLP-总汞、总镉、铅、砷、六价铬、总银、总铜共7项）」检出值不得超过规定，请参考表1。

成份	检出值标准(mg/L)
总汞(T-Hg)	0.005
总镉(Cd)	0.3
铅(Pb)	0.3
砷(As)	0.3
六价铬(Cr+6)	1.5
总银(Ag)	0.05
总铜(Cu)	0.15

（二）不得含有石绵成份。

因石绵纤维已证实会引致肺膜癌，但较旧的建筑物有很多是含有石绵成份的，只要含石绵成份的建材有任何破损 ，便能使石绵纤维飘浮在空气中，历久不会积下来。

（二）不得含有放射线【加马等效剂量在0.2微西弗/小时以下（包括宇宙射线剂量）】。

辐射剂量是以人体组织器官每单位质量所吸收的辐射能量来计算，它的计算单位是「西弗」，或是「微西弗」。以建材中的石材瓷砖要特别注意氡的危害，氡是一种放射性的惰性气体，无色无味，氡被吸入人体後会形成照射，破坏细胞结构分子，另外氡的ㄝg线还会致癌，更严重的甚至可引发类似白血病的慢性放射病。日前，媒体曾报导一家父子双双患上鼻咽癌的消息，经过当地环境检测部门检测，主要元凶为家中瓷砖放射性严重超标，导致致癌的主要原因。

（四）不得含有行政院环境保护署公告之毒性化学物质(Toxic Chemical Substance)。

化学物质因大量流布、环境蓄积、生物浓缩、生物转化或化学反应等方式，致污染环境或危害人体健康者。另外化学物质经实际应用或学术研究，证实有导致恶性肿瘤、生育能力受损、畸胎或遗传因子突变等亦是。依「毒性化学物质管理法」之规定已公告列管物质达255种，并采分类、分量管理，有效管理毒性化学物质之运作，几与先进国家同步，相关之管理采禁用、限用、野i使用、登记备查方式，以提升管理效益。

（五）不得含有无机卤化物及其他蒙特娄公约管制化学品(ozone-depleting substances)。

氟氯碳化物Chlorofluor ocarbons, CFCs、氟氯烃 Hydrobromofluorocarbons, HBFCs、海龙Halons、其他不完全卤化氟溴化物Hydrobromofluorocarbons, HBFCs、其他全卤化氟氯碳化物Other Fully Halogenated CFCs。无机卤化物三氯甲烷可经由呼吸道、皮肤接触或误食而使人体中毒，早期中毒徵候为晕眩、头痛、困倦与呕吐，严重者造成心跳停止。

（一）XRF原理说明

X-光萤光分析仪 (X-ray Fluorescence Spectrometer, XRF )系利用X-光束照射试片以激发试片中的元素，当原子自激发态回到基态时，侦测所释放出来的萤光，经由分光仪分析其能量与强度後，可提供试片中组成元素的种类与含量，具有快速、非接触、非破坏性及多元素分析等特点。

其原理是利用放射源(如Cd109)或高电压激发光管(非辐射放射源)放射出X-ray，激发待测物内层的电子，此时为保持能量平衡，分子外围电子补入内层电子的空缺。因外围电子能量较高，故外为电子进入内层轨域时，放出特定的萤光能量，藉由能量的大小推知待测物的量。

（二）XRF样品分析

以XRF分析样品时，一般可以区分为非破坏及破坏两类∶

1.非破坏实验。对样品直接检测，无须将样品破坏。此方法建议用在单一材料构成的样品上，样品的构造单纯，如塑胶或金属外壳的原料检验，PVC材质的样品。好处是快速简易，对「均质材料(homogeneous material)」而言，检测结果可靠度较高，但由於该分析方法易受表面材质、厚薄、大小、平整、光滑程度、及是否含干扰物质等外在环境因素干扰，导致检测检果误差过大。

2.破坏实验。先将样品经过切碎或研磨等机械方式之破坏後，进行混合均匀化检测。均匀化的样品可降低直接量测的误差，通常用在PCBA成品或半成品的检测。但由於样品已经过混合，可能会将原样品中含量较高的有害物质稀释，因此在测试结果的判读上，需要审慎考虑将限制值降低，以利有效控制。

（三）XRF应用

XRF应用以漆类来说，包括各种隔热漆、保护漆、吸音漆、强化漆等，目前在环保方面，建材含铅量过高的问题非常严重，影响人体健康；因此量测铅(Pd)含量或各种重金属元素已是绿色环保建材的要求重要特性之一。

（一）离子层析仪原理说明

利用离子交换的原理，采用Dow Chemical公司专利的高效率离子交换树脂，配合可泵送定流量溶媒（eluent）之泵浦，高灵敏度之电导计，记录器等，分析程序是（如图），由泵浦泵送定流量溶媒，并将由注入口注入之被检体，推送入分离管（Separation column），在管中各离子经过树脂交换而分离，然後依次再被推送入抑制管（Suppressor Column），此时溶媒之离子都被抑制管吸附，不会影响电导计之检出，而只有所欲分析的离子被冲洗出来，进入电导计中，由其进入的顺序及时间（Retention time）来定性，由电导度之大小来定量，这些都以尖峰（peaks）的型态，出现在记录器上。在抑制管中，反应方程式如下∶

(1)2R－H⁺+Na₂CO₃(eluent)→2R－Na+H₂CO₃(Low conductivity)

R－H⁺+NaHCO₃(eluent)→R－Na+H₂CO₃

(2)R－H+Cation－A(sample)→R－Cation+H－A

图1. 离子管柱分离示意图 资料来源:Dionex

（二）离子层析仪分析范围∶

离子层析仪所能分析的离子几乎涵诱F所有的阳离子及阴离子，在某些分析上，它取代了A. A., Emission, GC, NMR, Ion Meter等。目前已能分析的离子有∶卤素，有机酸，有机盐类，磷酸盐，胺┅┅等。

（三）离子层析仪应用

塑胶建材不仅能大量代钢代木，替代传统建材，而且还具有节能节材、保护生态、改善居住环境、提高建筑弁钼P品质、降低建筑自重、施工便捷等优越性。塑料建材主要包括塑胶管、塑胶门窗、建筑防水材料、隔热保温材料、装饰装修材料┅┅等，塑胶中加入含有卤素（F, Cl, Br, I）的耐燃剂，因为最具经济效益，在考虑成本，经济效益之前提下，全世界耐燃剂仍以卤素为主。然而卤素其中主要的成分即是溴，离子层析仪检验也符合欧盟RoHS所禁用的物质。环保建材已朝低卤／无卤开发阻燃剂，已是时势所趋。

为保护环境，某些卤素系阻燃剂已经不能使用在电器产品和房屋建材的塑胶材料部份(此泛指塑胶的表面/外壳)。塑胶材料中禁用卤素系阻燃剂的原因是此种阻燃剂无法回收使用，而且在燃烧与加热过程中会释放有害物质，威胁到人类身体的健康、环境和下一代子孙。如同其他有毒的重金属(如铅、镉、水银、六价铬等)，欧盟(European Union)在欧盟电子电机中危害物资禁用(Restriction of the Use of Hazardous Substances in electrical and electronic equipment,RoHS)指令中决定，2006 年7月1日起全面禁止PBB(Polybrominated Biphenyls)及PBDE(Polybrominated Diphenyl Ethers)等溴系阻燃剂的使用。

在生产绿色建材过程中利用XRF及离子层析仪作为严格的品质管制，也是通过绿建材通则的基本要求，确保公司生产的每批产品都达到绿建材标章的要求，经营企业信誉与价值，为取得绿建材认定资格的关键。

科迈斯集团除了提供XRF测试及离子层析相关仪器，还针对用户提供相关的法令讯息、GP实验室规划、 定期用户教育训练、无卤(Halogen Free)技术开发及EuP┅等各项专业的咨询。