任 慧 孫建新

（1.中航工業(yè)北京航空材料研究院 航空材料檢測(cè)與評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100095；2.中航（試金石）檢測(cè)科技有限公司，北京100095）

隨著國(guó)防工業(yè)的發(fā)展，新材料不斷推出，各種性能優(yōu)異材料對(duì)其成分的要求愈加嚴(yán)格，純金屬中雜質(zhì)元素的含量對(duì)材料性能的影響至關(guān)重要。文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有關(guān)于原子吸收光譜法測(cè)量純鉿中痕量鈉的方法報(bào)道。

本實(shí)驗(yàn)采用火焰原子吸收光譜法（AAS）對(duì)純鉿中痕量元素鈉進(jìn)行測(cè)量，AAS法具有低的特征濃度和良好的檢測(cè)能力，是測(cè)量痕量鈉含量的最佳技術(shù)手段之一［1－3］，也是一種分析準(zhǔn)確度高、操作簡(jiǎn)便、分析周期短、效率高的分析方法，在鋼鐵［4］、鋁合金［5，6］、鎂合金［7］等合金中已得到廣泛應(yīng)用。但經(jīng)過(guò)查閱文獻(xiàn)，測(cè)定純鉿中痕量鈉的報(bào)道并未見(jiàn)到。

本工作優(yōu)化了鈉的AAS法測(cè)量條件，研究了電離抑制劑的選擇及用量，溶解酸用量影響試驗(yàn)，基體影響試驗(yàn)。樣品分析結(jié)果表明，AAS法準(zhǔn)確可靠，簡(jiǎn)便快速，能滿足純鉿中對(duì)痕量元素鈉進(jìn)行質(zhì)控的要求。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器

美國(guó)PE公司Aanalyst100型原子吸收光譜儀。原子吸收光譜儀最佳測(cè)量條件見(jiàn)表1。使用鈉空心陰極燈和純度為99.5%以上的乙炔。

表1 原子吸收光譜儀工作條件

1.2 試劑

鹽酸、硝酸為MOS級(jí)，氫氟酸為優(yōu)級(jí)純。

氯化銫溶液：ρ（Cs）≈10mg／mL，光譜純。

Na標(biāo)準(zhǔn)溶液A：0.10mg／mL。

Na標(biāo)準(zhǔn)溶液B：2μg／mL。

純Hf（99.99%）。

實(shí)驗(yàn)所用水均為超純水。

1.3 樣品制備

稱取0.2000g純Hf（99.99%）樣品于150mL聚四氟乙烯燒杯中，加入5mLHCl、2mL HNO3和5滴HF，低溫加熱溶解，溶解完全后，轉(zhuǎn)移入25mL塑料容量瓶中，加入5mL Na標(biāo)準(zhǔn)溶液B和2mL氯化銫溶液，以水定容。在原子吸收光譜儀上，在Na 589.0nm波長(zhǎng)處，按表1工作條件，在空氣—乙炔貧燃火焰下采用原子吸收光譜法測(cè)量上述溶液中Na的吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 測(cè)試條件的選擇

選擇Na分析線為589.0nm、589.6nm。

2.1.1 燈電流對(duì)Na吸收的影響

按1.3制備溶液，按表1的條件只改變燈電流的大小，測(cè)量Na的吸光度?？鄢噭┛瞻缀?，試液的吸光度隨燈電流變化的曲線見(jiàn)圖1。

圖1 燈電流對(duì)Na（10μg）吸收的影響

結(jié)果表明，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，燈電流對(duì)Na吸光度有顯著影響，隨著燈電流增大吸光度降低，本研究課題使用的鈉空心陰極燈為有色金屬研究院生產(chǎn)，該廠家在說(shuō)明書上推薦的是5～20mA；因此本法選定測(cè)量Na的燈電流為5mA。

2.1.3 乙炔流量對(duì)Na吸收的影響

筆者在這方面也做了許多嘗試，比如作品《水墨徽語(yǔ)》，以江南水鄉(xiāng)民居的整體村落為原型來(lái)設(shè)計(jì)。一直以來(lái)徽派建筑被看作是江南的一個(gè)符號(hào)，它與傳統(tǒng)水墨神似，青瓦白墻，高低參差，大小錯(cuò)落，靜沐于江南煙雨中，整體意境唯美和諧，同時(shí)有著強(qiáng)烈的節(jié)奏感、韻律感、秩序感。此外，筆者在白墻中融入水墨元素，使古典之意境更加深厚。

按1.3制備溶液，按表1的條件只改變乙炔流量的大小，測(cè)量Na的吸光度，試液的吸光度隨乙炔流量變化的曲線見(jiàn)圖2。

圖2 乙炔流量對(duì)Na吸收的影響（Na 10μg）

結(jié)果表明，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，乙炔流量對(duì)Na吸光度有顯著影響，隨著乙炔流量增大吸光度也增大，因此本法選定乙炔流量為2.5L／min。綜合上述，試驗(yàn)優(yōu)選原子吸收光譜法測(cè)量Na的條件見(jiàn)表1。

2.2 電離抑制劑的選擇

電離效應(yīng)是原子吸收光譜法測(cè)定堿金屬元素的一類主要干擾。根據(jù)電離干擾消除理論，選擇CsCl和La2O3作為電離抑制劑進(jìn)行試驗(yàn)，按實(shí)驗(yàn)方法配制溶液，電離抑制分別加入含銫20mg／mL的氯化銫溶液2.5mL，含鑭10mg／mL的氯化鑭溶液2.5mL測(cè)量樣品溶液中的Na，結(jié)果見(jiàn)表2。測(cè)量結(jié)果表明，CsCl可消除Na測(cè)量的電離干擾，并且效果顯著；而La2O3對(duì)消除Na測(cè)量的電離干擾略有幫助，但效果不如CsCl明顯。因此，選擇CsCl作為本方法的電離抑制劑，同時(shí)改善測(cè)量靈敏度。

表2 電離抑制劑對(duì)Na吸收的影響

比較不同量CsCl溶液（0.5～2.5mL）對(duì)樣品溶液中Na吸收的影響，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同量CsCl溶液（0.5～2.5mL）對(duì)Na吸收的影響

根據(jù)表3結(jié)果，實(shí)驗(yàn)選擇2mL含銫20mg／mL的CsCl溶液作為電離抑制劑。

2.3 溶解酸及其用量對(duì)試驗(yàn)的影響

純鉿樣品的溶解通常采用鹽酸＋硝酸＋氫氟酸作為溶解酸，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了不同量酸對(duì)Na的影響試驗(yàn)。按照1.3樣品制備溶解樣品，在鹽酸用量影響試驗(yàn)中，在溶液中加入鹽酸（5～8mL），試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4；在硝酸用量影響試驗(yàn)中，在溶液中加入硝酸（2～6mL），試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5；在氫氟酸用量影響試驗(yàn)中，在溶液中加入氫氟酸（5～8滴），試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表4 不同量鹽酸（5～8mL）對(duì)Na吸收的影響

表4結(jié)果表明，隨著鹽酸用量的增大Na的吸 光度隨著降低，因此選擇5mL鹽酸溶解樣品。

表5 不同量硝酸（2～8mL）對(duì)Na吸收的影響

表6 不同量氫氟酸（5～8滴）對(duì)Na吸收的影響

表6結(jié)果表明，氫氟酸用量（5～8滴）對(duì)Na的吸光度無(wú)太大影響，因此選擇5滴氫氟酸溶解樣品。

2.4 基體影響試驗(yàn)

按實(shí)驗(yàn)方法配制一系列試驗(yàn)溶液，但分別加入不同Hf量（20mg～200mg），進(jìn)行基體影響試驗(yàn)，結(jié)果表明，Hf對(duì)Na的吸收有抑制作用，隨著Hf量的增加，Na的吸光度減少（圖3），因此，基體Hf的影響可通過(guò)工作曲線匹配來(lái)消除干擾。

圖3原子吸收光譜法測(cè)定鈉時(shí)基體Hf的影響曲線

2.5 標(biāo)準(zhǔn)加入法

稱取0.2000g純Hf（99.99%）樣品于150mL聚四氟乙烯燒杯中，加入5mLHCl、2mL HNO3和5滴HF，低溫加熱溶解，溶解完全后，轉(zhuǎn)移入25mL塑料容量瓶中，依次加入0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mLNa標(biāo)準(zhǔn)溶液和2mL氯化銫溶液，以水稀釋至刻度，搖勻。按表1測(cè)量條件，分別測(cè)量Na的吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)加入工作曲線，查得Na含量。

帶試劑空白，與試樣平行操作，并制備試劑的標(biāo)準(zhǔn)加入系列溶液，測(cè)量Na的吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)加入曲線，查得Na含量。以試樣溶液標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)得的Na含量減去試劑溶液標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)得的Na含量作為原子吸收光譜法測(cè)得的樣品中Na含量。

2.6 樣品分析

實(shí)驗(yàn)樣品分析結(jié)果見(jiàn)表7，結(jié)果表明，方法的精密度、準(zhǔn)確度滿足能分析要求。

表7 原子吸收光譜法測(cè)定樣品中Na的分析結(jié)果 %

2.7 方法的檢出限

按照IUPAC的規(guī)定，對(duì)空白試樣進(jìn)行連續(xù)10次測(cè)量，檢出限為0.0041μg／mL。

3 結(jié)論

本課題采用AAS法測(cè)定純鉿中痕量元素Na，測(cè)定范圍為0.001%～0.005%。測(cè)量Na的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于5.18%，回收率為94.4%～119.0%，方法檢出限為0.0041μg／mL。樣品分析結(jié)果表明，研究建立的測(cè)定純鉿中痕量元素Na的AAS法準(zhǔn)確可靠，簡(jiǎn)便快速，可以滿足科研生產(chǎn)的要求。Na是易污染元素，在分析過(guò)程中必須嚴(yán)格控制操作條件，避免污染，降低空白。

［1］鄧勃.應(yīng)用原子吸收與原子熒光光譜分析［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003：113－114.

［2］Welz.Atomic Absorption Spectroscopy［M］.New York：Verlay Chemic，1976：286－287.

［3］Price W J.Sepectroslopy Analysis by Atomic Absorption［M］.London：heyden ＆Son Ltd，1979：71－73.

［4］ISO 4940－85.

［5］ISO 3981－81.

［6］ASTM E34－85.

［7］HB 5219.11－1998.