電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定H-ZF類光學(xué)玻璃中銻含量

楊 斌 胡向平 何 蓉 鄔理凡 王德國

(湖北新華光信息材料有限公司，湖北 襄陽 441057)

前言

銻金屬氧化物在玻璃中作為一種優(yōu)質(zhì)的澄清劑被引入，對提高玻璃內(nèi)在品質(zhì)有重要的作用。但銻屬于對環(huán)境和健康會產(chǎn)生危害的重金屬元素，世界衛(wèi)生組織對日常使用產(chǎn)品中的銻含量作出了嚴格限定。目前光學(xué)玻璃行業(yè)的開始著手減量使用氧化銻，降銻后著色度變好。因此，必須對氧化銻的用量加以嚴格控制。關(guān)于銻的測定方法的文獻[1-8]有相關(guān)報道，然而對于含有大量鈮鈦的重火石(H-ZF)環(huán)保玻璃中銻的測定方法較少。采用ICP-AES法，選用最佳條件，不經(jīng)分離，對H-ZF類玻璃中銻組分進行測定，并建立簡單可靠的分析方法，取得滿意結(jié)果。

1 實驗部分

1.1 儀器和儀器工作條件

ULTIMA 2型電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(法國JY公司)。高頻發(fā)生器頻率為40.68 MHz，焦距1 m，全息光柵4 320 條/mm；三軸套同心可拆卸炬管； 射頻功率1.0 kW；冷卻氣流量12 L/min；護套氣流量0.2 L/min；耐氫氟酸進樣系統(tǒng)。

1.2 試劑

所用氫氟酸、硫酸為優(yōu)級純；水為去離子水。

Sb標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液(1 000 μg/mL，GSB 04-1749-2004(a))，用去離子水稀釋為50 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.3 實驗方法

1.3.1樣品前處理

稱取0.10 g(精確至0.000 1 g)玻璃試樣置于高壓罐內(nèi)，用少量水吹洗，加入5 mL氫氟酸，密閉高壓罐，置于90 ℃烘箱中4 h。待罐內(nèi)溫度降至50 ℃以下，取出，將溶液移入100 mL塑料容量瓶中定容，混勻。按一定工作條件于ICP-AES儀上測定?？鄢w空白。

1.3.2標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制

分別移取0、0.4、2.0、5.0、10.0 mL銻工作標(biāo)準(zhǔn)溶液于5個100 mL塑料容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，混勻。此標(biāo)準(zhǔn)曲線的濃度為：0、0.2、1.0、2.5、5.0 μg/mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 最佳分析線的選擇

不分離主體直接測定玻璃中微量銻，方法的難點是選擇合適的分析線，既要避開主體玻璃組分的干擾，又要考慮待測銻元素的測定靈敏度。利用JY ULTIMA 2 ICP-AES的高分辨率再結(jié)合方便的功能軟件可以較好地解決這個問題。

Profile功能是儀器的譜圖記錄功能，并可方便地疊加譜圖，進行背景校正。選取3～5條最靈敏的或受玻璃基體干擾最小的分析線。玻璃中各個原料對銻譜線干擾情況匯集如表1所示。結(jié)果表明選擇Sb 206.833 nm比較理想，扣背景點在左0.012 3 nm處。H-ZF類玻璃可能含有的元素濃度設(shè)定為500 μg/mL時在分析線處掃描譜圖，部分原材料具體干擾情況見圖1；仿玻璃組成，在分析線處干擾情況見圖2。只有Ti和Nb等有小干擾。干擾可以采取扣除基體空白辦法消除。故實驗選擇Sb 206.833 nm為銻元素的分析線。

表1 玻璃中各元素譜線對銻譜線干擾情況Table 1 The interference of various spectral lines on Sb spectrum

a線—500 μg/mL Ti基體；b線—500 μg/mL Nb基體；c線—500 μg/mL Zr基體

a線—含NbTi玻璃基體(不含銻)；b線—不含Nb玻璃基體(不含銻)；c線—不含Ti玻璃基體(不含銻)

2.2 樣品消解方法的選擇

H-ZF類玻璃中多數(shù)含有大量的鈦或鈮，傳統(tǒng)要用堿高溫熔解，必須有氫氟酸的存在時才能使它們不被水解，不會吸附銻離子。為簡化分析手續(xù)，直接采用氫氟酸溶解。由于H-ZF類玻璃中銻含量多數(shù)范圍在0.01%～0.2%，可以通過加大稀釋倍數(shù)的辦法將干擾元素濃度降低，減少對待測元素的光譜干擾。采用低溫90 ℃是為了防止泄漏造成損失，密閉是為了防止揮發(fā)損失。

溶解后樣品溶液不一定清亮，有混濁，取上清液并不影響測試，有利于簡化分析步驟。

2.3 玻璃基體空白配制

由于H-ZF類玻璃組成復(fù)雜，含有大量的鋇、鈦和鈮，在含硫酸和氫氟酸的介質(zhì)中硫酸鋇與氟化鋇都是沉淀；在不含氫氟酸的介質(zhì)中鈮又易水解。因此，沉淀對銻的吸附是存在的。由表1可知在H-ZF類玻璃中主要Ti和Nb等有干擾，因此了解各H-ZF類玻璃中Ti和Nb的含量很有必要。表2中選取了幾個主要H-ZF類玻璃，用ICP-AES測定鈦和鈮的含量。

表2 主要H-ZF類玻璃鈦和鈮含量Table 2 Ti and Nb content of Main H-ZF types glasses

按表2中測定結(jié)果配制出含TiO2和Nb2O5的混合玻璃基體空白扣除溶液。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線及方法檢出限

在最佳條件下繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，線性回歸方程為I=218.7+26 232c，相關(guān)系數(shù)為0.999 9。用玻璃基體空白試樣進行10次平行測定，取3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作方法檢出限，得出銻的檢出限為11 μg/g。

2.5 方法精密度實驗

為考察方法的重現(xiàn)性，按實驗方法對試樣進行6次重復(fù)測定，精密度實驗結(jié)果見表3。

表3 精密度實驗Table 3 Test for precision(n=6)

由表3可知，方法的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均小于2%，能夠滿足分析測定的要求。

2.6 方法準(zhǔn)確性

在樣品溶液中加入一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液進行加標(biāo)回收實驗，以判斷方法的準(zhǔn)確度(以Sb2O3計)。實驗結(jié)果表明，加標(biāo)回收率在95%～110%，結(jié)果見表4。結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，能滿足實際分析任務(wù)的需要。

表4 加標(biāo)回收實驗結(jié)果Table 4 Results of recovery test /%

2.7 樣品測試

按照實驗方法對H-ZF類常用玻璃牌號樣品進行測定，測定結(jié)果(n=3)與配方引入量(以Sb2O3計)對比情況見表5。ICP-AES 的測定值與玻璃配方引入量基本一致，偏差較小、準(zhǔn)確度較高。

表5 常用玻璃樣品測試結(jié)果Table 5 Analytical results of glass sample /%

3 結(jié)論

利用高分辨率的儀器，研究H-ZF類主要牌號玻璃基體對銻元素的干擾情況，確定了直接ICP-AES測定方法。選擇了最佳分析線，采用小稱樣量并稀釋樣品，直接用ICP-AES儀測定。對銻譜線在扣除背景后進行加標(biāo)回收實驗，加標(biāo)回收率為95%～110%，方法的精密度和準(zhǔn)確度都能滿足科研生產(chǎn)的需要。