電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)法測(cè)定釹鐵硼磁體中鉛含量

朱小龍

(寧波市計(jì)量測(cè)試研究院，浙江 寧波315048)

前言

釹鐵硼磁體由于超高的性價(jià)比和優(yōu)異的磁性能，使其廣泛應(yīng)用于能源、交通、機(jī)械、醫(yī)療、通訊、軍工等領(lǐng)域，是當(dāng)今社會(huì)不可或缺的工業(yè)產(chǎn)品。其不但具有超高的磁能積和矯頑力，同時(shí)還有高能量密度，推動(dòng)了儀器儀表等相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展。生產(chǎn)釹鐵硼磁鐵的主要原材料有稀土金屬釹、稀土金屬鐠、純鐵、硼鐵合金以及其他稀土原料，因此釹鐵硼中含有大量的鐵、稀土元素釹和硼。原材料中的雜質(zhì)鉛成分將直接帶入釹鐵硼磁體，從而影響產(chǎn)品性能，因此控制和檢測(cè)雜質(zhì)含量顯得尤為重要。隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)法因其線性范圍寬、譜線選擇多、準(zhǔn)確度高、結(jié)果重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)而被應(yīng)用于各種材料的檢測(cè)領(lǐng)域[1-4]，其中也包括鐵精粉中的鉛檢測(cè)[5]和汽油中的鉛檢測(cè)[6]，而釹鐵硼中重金屬元素鉛含量的測(cè)定則未見(jiàn)報(bào)道。本文采用硝酸消解釹鐵硼樣品，以基體匹配法進(jìn)行光譜分析，建立了電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定釹鐵硼中重金屬鉛含量的分析方法，并進(jìn)行了相應(yīng)的方法驗(yàn)證[7]，為釹鐵硼中鉛含量的測(cè)定提供了可行有效的方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 方法原理

采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定釹鐵硼中鉛的含量，試樣以硝酸溶解，在稀硝酸介質(zhì)中，直接以氬等離子體光源激發(fā)，以基體匹配法進(jìn)行光譜測(cè)定。

1.2 試劑和儀器

硝酸(國(guó)藥集團(tuán)，優(yōu)級(jí)純)；超純水(自制，一級(jí)水，電阻率18.2 MΩ·cm，25 ℃)；鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(鋼鐵研究總院，1 000 mg/L)；氬氣(上海林德氣體，純度>99.999%)。

ME104電子天平(梅特勒托利多)；ULTIMA2電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(日本HORIBA)。

1.3 儀器工作條件

采用單道掃描電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，增大射頻發(fā)生器功率時(shí)光譜強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，但是背景信號(hào)同時(shí)增強(qiáng)，經(jīng)儀器調(diào)試選擇1 000 W為工作功率；霧化氣流量的大小決定了待測(cè)樣品的濃度大小，霧化氣流量過(guò)大將降低樣品信號(hào)強(qiáng)度，導(dǎo)致儀器靈敏度降低，經(jīng)調(diào)試選擇0.88 L/min左右為霧化氣流量。其他條件為等離子氣流量12.5 L/min，輔助氣流量0 L/min，護(hù)套氣流量0.2 L/min，護(hù)套氣壓強(qiáng)0.29 MPa。

1.4 樣品處理

將釹鐵硼樣品用超純水洗凈，低溫烘干，稱取0.250 0 g樣品，精確至0.000 1 g。將樣品置于100 mL燒杯中，加入12 mL硝酸(1+1)，溶解完全，冷卻至室溫，移入100 mL容量瓶中用水稀釋至刻度，混勻。

1.5 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制

釹鐵硼基體溶液：稱取1.458 1 g氧化釹于100 mL燒杯中，加入20 mL硝酸(1+1)，加熱溶解至清亮，冷卻至室溫；稱取3.250 0 g鐵于200 mL燒杯中，加入40 mL硝酸(1+1)，加熱溶解至清亮，冷卻至室溫。將兩份溶液移人同一個(gè)200 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。此溶液l mL含6.25 mg釹和 16.25 mg鐵。

將鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液按表1分別移入6個(gè)100 mL容量瓶中，加入10.00 mL釹鐵硼基體溶液，并補(bǔ)加8 mL硝酸(1+1)，以水稀釋至刻度，混勻，制得標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

表1 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的制備

1.6 分析波長(zhǎng)

分析波長(zhǎng)的選擇可以影響檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，參考儀器推薦的分析波長(zhǎng)資料庫(kù)，選擇光譜強(qiáng)度值高、受共存元素光譜干擾小的波長(zhǎng)為分析波長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)中選擇Pb的分析波長(zhǎng)為280.200 nm。

2 結(jié)果與討論

2.1 方法檢出限

將1～6號(hào)系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液依次進(jìn)行分析，以光譜強(qiáng)度I為縱坐標(biāo)，溶液濃度c為橫坐標(biāo)，制得標(biāo)準(zhǔn)曲線I=13 409+381 820c，其線性相關(guān)系數(shù)為0.999 93，滿足分析需求。由光譜儀重復(fù)測(cè)定空白溶液10次得到測(cè)定結(jié)果如表2。

表2 空白測(cè)定結(jié)果

根據(jù)公式(1)計(jì)算方法檢出限[8]：

MDL=3S/b

(1)

式中： MDL-方法檢出限，μg/mL；

S-10次空白溶液標(biāo)準(zhǔn)偏差；

b-工作曲線斜率。

經(jīng)計(jì)算可得方法檢出限MDL=0.009 μg/mL。

2.2 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

采用本方法進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，在樣品中加入一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3，結(jié)果顯示Pb的回收率為104%，滿足分析測(cè)試需求。

表3 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果

Table 3 Test result of recovery/(μg·mL-1)

元素本底值加標(biāo)值測(cè)定值回收率/%Pb0.3270.50.846104

2.3 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

采用已知Pb濃度的溶液進(jìn)行準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4，結(jié)果顯示本方法準(zhǔn)確度較高，適用于釹鐵硼中鉛含量的測(cè)定。

表4 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.4 精密度實(shí)驗(yàn)

將待測(cè)釹鐵硼溶液重復(fù)測(cè)定11次，以其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)作為本方法的精密度，測(cè)定結(jié)果如表5所示，可見(jiàn)其RSD為2.7 %。

表5 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

采用硝酸溶解處理釹鐵硼樣品，在標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入相應(yīng)量的釹和鐵進(jìn)行基體匹配，建立了電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定釹鐵硼中重金屬鉛含量的分析方法。在相應(yīng)儀器工作條件和分析波長(zhǎng)下，該方法檢出限低、回收率好、準(zhǔn)確度和精密度高，滿足實(shí)際分析測(cè)試需求，可以快速準(zhǔn)確地檢測(cè)釹鐵硼中的鉛含量，對(duì)其他重金屬雜質(zhì)的檢測(cè)也有一定的指導(dǎo)意義。