電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測(cè)定鉻礦中的鉛、鋅、鎳、鈦、磷

呂新明　李 鵬　王 東　張江山　劉 平　周安麗　狄 杰

(1 阿拉山口出入境檢驗(yàn)檢疫局，新疆 阿拉山口 833418；2石河子大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，新疆 石河子，832003)

前言

在冶金工業(yè)上，鉻礦主要用來(lái)生產(chǎn)鉻鐵合金和金屬鉻。在耐火材料上，鉻礦用來(lái)制造鉻磚、鉻鎂磚和其它特殊耐火材料[1]。鉻礦是我國(guó)重要的進(jìn)出口商品，近年來(lái)，其貿(mào)易額不斷增加。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)進(jìn)口鉻礦的需求量也越來(lái)越大[2]。鉻礦除了需要測(cè)定主含量元素鉻外，還需要測(cè)定涉及有毒有害及雜質(zhì)元素有：砷、鎘、銅、鋅、鎳等。對(duì)這些項(xiàng)目的檢驗(yàn)，按現(xiàn)有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法雖然分析結(jié)果準(zhǔn)確，但方法的流程長(zhǎng)，工作量大，且一般只能進(jìn)行單元素的分析，不滿足口岸快速通關(guān)對(duì)時(shí)效性的要求。

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法具有靈敏度高、干擾少、線性范圍寬并能連續(xù)測(cè)定多種元素等優(yōu)點(diǎn)[3]。對(duì)此，建立了ICP-AES法快速同時(shí)測(cè)定Pb、Zn、P、Ni、Ti五種元素含量的方法。方法的精密度和測(cè)定范圍可以獲得和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法一樣的要求。同時(shí)，克服國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法步驟繁瑣、工作量大、耗時(shí)長(zhǎng)等缺點(diǎn)，也會(huì)提高檢驗(yàn)檢疫等檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的工作效率，保證檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)確、高效出具檢驗(yàn)結(jié)果[4-5]。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1　儀器與試劑

ICAP6300電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(美國(guó)熱電公司)，分析天平，馬弗爐，鉑金坩堝。

碳酸鈉(分析純)、四硼酸鈉(分析純)，鉛(GSB04-1742-2004)、鋅(GSB04-1761-2004)、鎳(GSB04-1740-2004)、鈦(GSB04-1757-2004)和磷(GSB04-1741-2004)元素的有證單標(biāo)溶液(國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心)；GBW07132、GBW07133、GBW07134鉻礦有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(濟(jì)南眾標(biāo)科技有限公司)，GBW07818、GBW07162、GBW07163、GBW07164鉻礦有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(地球物理地球化學(xué)勘察研究院)。

1.2　實(shí)驗(yàn)方法

稱取0.1 g(精確至0.000 1 g)樣品，置于燒過(guò)并鋪有1.5 g熔融劑(碳酸鈉與四硼酸鈉質(zhì)量比2∶1，混磨成粉末，置于塑料瓶?jī)?nèi)密封備用)的鉑坩堝中，將熔融劑與樣品混合均勻后用鉗嘴包裹鉑金的坩堝鉗放人馬弗爐中，在950 ℃下熔融30 min，取出后稍冷，用高純水洗凈坩堝外部，將坩堝放人盛有50 mL稀鹽酸(1+9)的100 mL燒杯中，待坩堝中的樣品在80 ℃下浸取完全后，將坩堝用水洗凈取出，溶液移入100 mL容量瓶中，用高純水定容，搖勻。

1.3　校準(zhǔn)曲線制作

用有證單標(biāo)溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)配制曲線，濃度列表參考表1。

表1　標(biāo)準(zhǔn)曲線配制濃度Table 1　Standard curve preparationconcentration　/(μg·L-1)

2　結(jié)果與討論

2.1　儀器工作參數(shù)的選擇

通過(guò)用正交實(shí)驗(yàn)對(duì)五種元素發(fā)射強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析，各元素的等離子體發(fā)射強(qiáng)度基本在最大的位置，對(duì)鉻礦測(cè)定元素的綜合考慮，確定測(cè)定條件為：分析泵速75 r/min，功率1 250 W，霧化器氣體流量0.5 L/min，垂直觀測(cè)高度12 mm，積分時(shí)間30 s。

2.2　分析線選擇

通過(guò)對(duì)各元素分析線強(qiáng)度和準(zhǔn)確性測(cè)定，最終確定分析線(推薦)Pb 220.35 nm、Zn 213.86 nm、Ni 231.60 nm、Ti 323.45 nm、P 213.62nm。

2.3　方法檢出限

按儀器的最佳實(shí)驗(yàn)室條件，在測(cè)定元素所選的波長(zhǎng)處測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液待測(cè)元素的系列強(qiáng)度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，儀器軟件自動(dòng)擬合曲線，計(jì)算出曲線的相關(guān)性系數(shù)，見(jiàn)表2。

檢出限按儀器的最佳實(shí)驗(yàn)室條件，對(duì)含基體鉻元素的校準(zhǔn)空白連續(xù)測(cè)定11次，以測(cè)定結(jié)果的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所對(duì)應(yīng)的濃度值為計(jì)算方法的檢出限，見(jiàn)表2。

表2　方法的檢出限Table 2　Method of detection limit

由表2可知，標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)性達(dá)到0.996 58以上，方法的檢出限在0.00022%～0.0015%。

2.4　方法準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

2.4.1與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)比對(duì)

將鉻礦的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)按照樣品處理方法進(jìn)行處理，按照實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，其測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定結(jié)果Table 3　Laboratory accuracy table　/%

經(jīng)驗(yàn)證測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值差值均小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法的允許差，甚至可以達(dá)到零誤差。

2.4.2加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確度，實(shí)驗(yàn)室對(duì)不同元素加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，加入標(biāo)準(zhǔn)值的濃度按照樣品中各元素濃度的0.5、1、1.5倍，測(cè)量加標(biāo)后樣品的濃度，并計(jì)算加標(biāo)回收率，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　樣品加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)Table 4　Sample recovery is determined

1)單位為mL。

表4結(jié)果表明所測(cè)5種元素，從測(cè)定高限數(shù)據(jù)到測(cè)定低限數(shù)據(jù)，加標(biāo)回收率在89%～112%，均在合理的范圍之內(nèi)，結(jié)果滿意。

2.5　精密度實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)室采集各種元素不同濃度的2個(gè)樣品，按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行處理后，對(duì)樣品進(jìn)行10次測(cè)定，通過(guò)計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD，驗(yàn)證方法的重復(fù)性，見(jiàn)表5。

表5樣品重復(fù)性驗(yàn)證

Table5Samplerepeatabilityverification/%

經(jīng)驗(yàn)證方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)最大為4.9%、最小為1.8%，方法的重現(xiàn)性較好。

3　結(jié)語(yǔ)

采用碳酸鈉與四硼酸鈉作為混合熔融劑在鉑坩堝中熔融，用酸提取同時(shí)測(cè)定鉛、鋅、鎳、鈦、磷五種元素，具有檢測(cè)效率高(五種元素同時(shí)測(cè)定)，方法檢出限低(最低檢出限達(dá)到2.2 μg/g)，檢測(cè)周期短及方法應(yīng)用廣。

填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)關(guān)于鉻礦及其精礦檢測(cè)的空白，鉻礦中鉛、鋅、鈦三種元素?zé)o相關(guān)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方法，查詢文獻(xiàn)也無(wú)相關(guān)的研究報(bào)道。

[1] 李享.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定鉻礦中5種化學(xué)成分[J].理化檢驗(yàn)(化學(xué)分冊(cè))(PhysicalTestingandChemicalAnalysisPartB:ChemicalAnalysis), 2011,47(8):960-962.

[2] 秦立俊,喬柱,石慧,等.高溫?zé)崴?離子色譜法測(cè)定鉻礦中氟含量[J].中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2017,7(2):6-9.

[3] 劉爽,葉曉英,楊春晟.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測(cè)定高純鋁中Fe、Cu、Mg、Zn、Ti[J].中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2017,7(2):42-45.

[4] 韓永光,李會(huì)蘭.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定鉻礦中Mn、Ni、Co、CaO、MgO、Na2O和K2O[J].鐵合金(Ferro-alloys),2015(9):46-48.

[5] 姚凌峰,李忠號(hào),朱敏,等.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定鉻礦中鐵、鋁、硅、鎂、鈣[J].天津化工(TianjinChemicalIndustry),2015,29(5):1008-1267.