楊建兵

(韶關(guān)冶煉廠，廣東韶關(guān) 512024)

隨著現(xiàn)代工業(yè)科技的發(fā)展，金屬鋅在熱鍍鋅、鋅基合金、電池及藥品保健等方面得到廣泛的應(yīng)用，韶關(guān)冶煉廠的優(yōu)質(zhì)鋅在熱鍍鋅和電池鋅生產(chǎn)的應(yīng)用也越來越多，對優(yōu)質(zhì)鋅中雜質(zhì)元素的分析也要求越來越高。按優(yōu)質(zhì)鋅產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求，需要對鋁、鉛、鐵、鎘、銅、錫雜質(zhì)元素進(jìn)行測定，以往的分析方法是用化學(xué)法和火焰原子吸收光譜法等聯(lián)合測定，操作繁瑣且耗時長。本文研究了用SPECTRO ARCOS型ICP－AES光譜儀測定優(yōu)質(zhì)鋅中雜質(zhì)元素的方法，具有檢出限低、干擾少、精密度好、準(zhǔn)確性高、快速測定等優(yōu)點，滿足了分析要求。

1 實驗部分

1.1 儀 器

德國斯派克公司生產(chǎn)的SPECTRO ARCOS型電感耦合等離子發(fā)射光譜儀，水平型炬管，交叉型霧化器，雙通道霧化室，分析軟件系統(tǒng)為Smart Analyzer Vision Software。

氬氣供給系統(tǒng):液氬，體積分?jǐn)?shù)≥99.999%。

1.2 試 劑

本試驗所用水均為二次蒸餾水。

硝酸(優(yōu)級純，ρ=1.42 g/mL)。

鋅粒(質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99.999%，雜質(zhì)含量≤0.000 20%)。

鋁、鉛、鐵、鎘、銅、錫純金屬(質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99.99%)。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液

鋅溶液(0.1 g/mL):稱取50.000 0 g鋅粒于1 000 mL燒杯中，蓋上表皿，分次緩慢加入200 mL硝酸，低溫溶解完全后，煮沸趕盡二氧化氮，冷卻，移入500 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。此溶液1 mL分別含0.1 g鋅。

鋁、鉛、鐵、鎘、銅、錫標(biāo)準(zhǔn)貯備液(1 mg/mL):分別采用99.99%的純金屬按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配制。

鋁標(biāo)準(zhǔn)貯備液(10 μg/mL):移取鋁標(biāo)準(zhǔn)貯備液(1 mg/mL)5 mL于500 mL容量瓶中，加入50 mL硝酸，用水稀釋至刻度，混勻。

鉛、鐵、鎘、銅、錫混合標(biāo)準(zhǔn)貯備液(10 μg/mL):分別移取鉛、鐵、鎘、銅、錫標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液(1 mg/mL)各5 mL于500 mL容量瓶中，加入50 mL硝酸，用水稀釋至刻度，混勻。

混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液:按照表1所示各元素濃度，分別移取鋁標(biāo)準(zhǔn)貯備液(10 μg/mL)、鉛、鐵、鎘、銅、錫標(biāo)準(zhǔn)貯備液(10 μg/mL)相應(yīng)的體積于1 000 mL容量瓶中，然后補加硝酸50.00 mL，加入100 mL鋅溶液，用水稀釋至刻度，混勻。

表1 混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液 μg/mL

1.4 實驗方法

按照樣品采集標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程，在優(yōu)質(zhì)鋅錠的不同位置用電鉆完成樣品的采集，保證樣品不被污染，并剪成大小均勻的屑狀試料。

稱取1.00～1.02 g(精確至0.000 1 g)優(yōu)質(zhì)鋅屑狀樣品于140 mL燒杯中，吹入15～20 mL水，加入8.00 mL硝酸，待樣品溶解完全后，移入100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度并混勻，然后在選定的儀器條件下測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器測量條件的選擇

根據(jù)SPECTRO ARCOS型ICP－AES光譜儀儀器操作規(guī)程，對儀器的工作條件如高頻發(fā)生器功率、冷卻氣流量、輔助氣流量、霧化器流量等進(jìn)行優(yōu)化實驗，根據(jù)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性、分析速度和測定結(jié)果的穩(wěn)定性，得出的儀器最佳工作條件如表2所示。

表2 儀器測量最佳工作條件

2.2 元素分析譜線的選擇

從SPECTRO ARCOS EOP型ICP光譜儀各元素推薦譜線庫中，每個元素初選出數(shù)條強度大、干擾少的譜線備用。繪制工作曲線后，對標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，比較各譜線的靈敏度和穩(wěn)定性，選擇線性好、靈敏度高、穩(wěn)定性好、干擾少、譜線強度大的譜線作為分析譜線。各元素的分析譜線如表3所示。

表3 各元素的分析譜線 nm

2.3 酸度試驗

硫酸密度大，粘度較強，故在ICP光譜儀中一般不使用硫酸來溶解試樣，而對比鹽酸和硝酸，硝酸溶解樣品更簡單快速，所以在本方法中選擇硝酸溶解試樣。

通過試驗發(fā)現(xiàn)，酸度對高濃度鋁的分析結(jié)果影響較大，呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的關(guān)系，而在優(yōu)質(zhì)鋅中鋁的含量一般≤0.000 4%，其余元素影響較小，所以測試樣品溶液和混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液中硝酸濃度都為5%，通過匹配來消除酸度對分析結(jié)果的影響。

2.4 鋅基體干擾試驗

改變試驗溶液中鋅基體的濃度，然后對各被測元素進(jìn)行測定。試驗表明，鋅基體濃度的變化對各被測元素分析線發(fā)射強度都存在不同的影響，但鋅基體濃度在5 mg/mL以上時，各被測元素分析線的發(fā)射強度變化不是很大。本方法采用試樣溶液與混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的鋅基體都為10 mg/mL，通過鋅基體的匹配來消除干擾。

2.5 共存元素干擾試驗

在確定被測元素的分析譜線時，選取的譜線波長、峰位都不重疊，所以各被測元素相互間不影響測定，而在鋅基體濃度、酸度匹配的條件下，通過測定相同濃度的各元素的單標(biāo)溶液與混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，各元素所在的分析線發(fā)射強度基本相同，所以在本方法測定過程中沒有共存元素干擾。

2.6 工作曲線

在選定的儀器工作條件下，依次測定相應(yīng)的鋁、鉛、鐵、鎘、銅、錫混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，計算機自動繪制工作曲線，各元素工作曲線相關(guān)系數(shù)如表4所示，從表4可看出本方法的線性相關(guān)良好。

表4 工作曲線相關(guān)系數(shù)

工作曲線為持久曲線法，繪制好后，以后日常生產(chǎn)分析時只需用混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液中高低兩個點對工作曲線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，再對其中一點標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，然后就可進(jìn)行樣品分析。

2.7 被測元素的檢出限

對鋅基體濃度為0.01 g/mL、酸度為5%的空白溶液進(jìn)行連續(xù)11次測定，取測定結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍作為檢出限，結(jié)果如表5所示。

表5 各元素檢出限 μg/mL

2.8 精密度與準(zhǔn)確性

鋁元素用標(biāo)準(zhǔn)加入法，鉛、鐵、鎘、銅、錫元素用鋅光譜分析標(biāo)樣BYG0503配制成樣品溶液，按試驗方法測定結(jié)果如表6所示。

在鋅基體濃度為0.01 g/mL、酸度為5%的溶液加入被測各元素的純金屬，進(jìn)行加標(biāo)回收，測定結(jié)果如表7所示。

表6 精密度與準(zhǔn)確性 %

表7 精密度與準(zhǔn)確性

從表7結(jié)果可以看出本方法的精密度好，準(zhǔn)確性高。

3 樣品分析

按實驗方法進(jìn)行樣品處理，制備好樣品溶液。在繪制好的工作曲線中，用混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液中高低兩個點對工作曲線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，再對其中一點標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，然后就可進(jìn)行樣品分析，測定樣品液，計算機自動給出各元素分析結(jié)果。

4 結(jié)語

從以上試驗結(jié)果可以看出，ICP－AES法測定優(yōu)質(zhì)鋅中雜質(zhì)元素的方法，具有操作簡單、快速的特點，精密度好、準(zhǔn)確性高，十分適用于優(yōu)質(zhì)鋅雜質(zhì)元素的日常分析。

［1］ GB/T 12689－2004，鋅及鋅合金化學(xué)分析方法 鉛、鎘、鐵、銅、錫、鋁、砷、銻、鎂、鑭、鈰量的測定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法［S］.