徐金龍 華 斌 楊樹潔 史亞曉 李展江

（湛江出入境檢驗(yàn)檢疫局 廣東湛江 524000）

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定錳硅合金中硼含量

徐金龍 華 斌 楊樹潔 史亞曉 李展江

（湛江出入境檢驗(yàn)檢疫局 廣東湛江 524000）

建立了電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定錳硅合金中硼含量的方法。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)比較分析，選定前處理采用硝酸-氫氟酸分解樣品，以甘露醇作絡(luò)合保護(hù)劑，用標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定樣品中硼含量，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.51％，結(jié)果令人滿意。

硅錳合金；硼；電感耦合等離子體發(fā)射光譜法

1 前言

盡管錳硅合金中硼含量一般在0.02％以下，但由于硼對(duì)鋼材產(chǎn)品的性能有一定影響，因此，越來越多的貿(mào)易合同要求對(duì)錳硅合金中硼含量進(jìn)行測(cè)定。目前，對(duì)錳硅合金中硼的測(cè)定尚未有成熟的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)研究也少有報(bào)道，而且在現(xiàn)有錳硅合金標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中，也無硼元素的定值。宋武元[1]等人報(bào)道了用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）測(cè)定金屬硅中硼等雜質(zhì)元素，葛小硼[2]、徐劍平[3]等人報(bào)道了用ICP-OES法測(cè)定硅鐵中硼元素，紀(jì)紅玲[4]等人報(bào)道了用ICP-OES法測(cè)定鋼中硼等雜質(zhì)元素。研究表明，用標(biāo)準(zhǔn)加入法可以克服因基體效應(yīng)而導(dǎo)致分析結(jié)果的誤差，無需配制與基體匹配的標(biāo)準(zhǔn)溶液或使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)繪制工作曲線。本項(xiàng)目對(duì)錳硅合金樣品中硼的檢測(cè)方法進(jìn)行了研究，采用硝酸-氫氟酸分解樣品，利用硫磷混酸趕走氫氟酸，以甘露醇作絡(luò)合保護(hù)劑，結(jié)果令人滿意。

2 材料與方法

2.1 材料

2.1.1 試劑

硼標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000μg/mL）：GSB G 62003-90.0501，購自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；硝酸、磷酸、硫酸、氫氟酸、甘露醇（固體）：AR；高純水：Milli-Q純水器制得。

2.1.2 儀器

730型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：美國(guó)VARIAN公司。

2.2 方法

2.2.1 硼標(biāo)準(zhǔn)工作液配制

標(biāo)準(zhǔn)工作液1： 移取5.00mL硼標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于100mL石英容量瓶中，加水稀釋至刻度。此溶液含硼量為50μg/mL；標(biāo)準(zhǔn)工作液2： 移取10.00mL標(biāo)準(zhǔn)工作液1于100mL石英容量瓶中，加水稀釋至刻度。此溶液含硼量為5μg/mL。

2.2.2 儀器工作條件

RF發(fā)生器功率：1050W；冷卻氣流速：11 L/ min；輔助氣流速：0.45 L/min；載氣流量：0.55 L/min；樣品提升速率流量：2.8 L/min；觀察高度：15mm。

2.2.3 樣品前處理

稱取5份0.5000g錳硅合金試樣于150 mL 聚四氟乙烯燒杯中，分別加少量水濕潤(rùn)；根據(jù)樣品中硼含量范圍，分別加入不同量的硼標(biāo)準(zhǔn)工作液1或2（見表1），再加入1-5mL 0.25％甘露醇溶液，緩慢加入10mL氫氟酸，緩慢滴加硝酸至試樣完全溶解，加入5 mL硫磷（3＋2）混酸，低溫加熱至近干；取下稍冷，加入10 mL鹽酸和10 mL水，冷卻后轉(zhuǎn)移入100 mL石英容量瓶中，加水稀釋至刻度待測(cè)。

表1 樣品中硼標(biāo)準(zhǔn)工作液的加入量

2.2.4 樣品測(cè)定

按照2.2.2儀器工作條件進(jìn)行ICP-OES測(cè)定，隨同樣品做試劑空白。

3 結(jié)果與討論

3.1 試樣的溶解

錳硅合金試樣可以用多種方法溶解。用磷混酸溶解，由于加入量大，對(duì)ICP-OES測(cè)定有較大影響；用氫氟酸溶樣，硼會(huì)揮發(fā)損失（BF3沸點(diǎn)101℃）；堿融溶會(huì)引入大量熔劑，空白較高，對(duì)結(jié)果影響較大；對(duì)于含硅較高的試樣，鹽酸、硝酸不易完全將其分解，同時(shí)硅含量較高，溶液不夠穩(wěn)定。因此，本研究選定先加入HNO3-HF溶解試樣，可以將試樣中的硅揮發(fā)掉，然后加入硫磷混酸趕走多余的氫氟酸，最后利用適量濃度的鹽酸定容。

3.2 甘露醇溶液的影響

當(dāng)試樣是氟化物或氯化物狀態(tài)時(shí)，在揮發(fā)基體過程中，硼會(huì)有嚴(yán)重的損失。加入甘露醇，使硼元素形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，則能有效地防止試樣中硼元素的揮發(fā)損失[1,7]。但有機(jī)試劑的存在可能改變樣品溶液粘度，對(duì)分析結(jié)果產(chǎn)生影響[8]，因此，特進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

選擇1組硼含量為0.01％的錳硅合金試樣（0.5g），分別加入0.25％甘露醇溶液0.50、1.00、2.00、5.00 mL，按試樣的溶解方法處理后，測(cè)定硼含量，結(jié)果見表2。

表2 加入不同量甘露醇溶液的硼含量測(cè)定結(jié)果

結(jié)果表明，加入0.25％甘露醇溶液1.00 mL即可對(duì)錳硅合金中的硼元素進(jìn)行完全絡(luò)合；加入0.25％甘露醇溶液至5.00mL，對(duì)硼元素的測(cè)定結(jié)果仍不會(huì)產(chǎn)生影響。因此，本研究選擇加入0.25％甘露醇溶液1.00 mL作為硼的絡(luò)合保護(hù)劑。

3.3 分析線和檢出限

資料[6]表明，硼在I C P-O E S上可以選擇249.77nm和208.96nm 2條分析線。249.77nm較208.96nm有更強(qiáng)發(fā)射強(qiáng)度，但在249.77nm附近共存元素干擾比較嚴(yán)重，有大量的發(fā)射譜線，如Fe 248.327nm有較強(qiáng)的譜線，當(dāng)Fe含量超過100mg/ L時(shí)，會(huì)對(duì)硼的測(cè)定產(chǎn)生干擾；而B 208.96nm附近共存元素干擾則較少。因此，本研究選擇B 208.96nm進(jìn)行測(cè)定。采用儀器分析軟件獲得儀器在208.96nm對(duì)硼的檢出限為0.0163μg/mL。

3.4 基體濃度的影響

在錳硅合金試樣中，硅元素用氫氟酸揮發(fā)后，殘余量甚微，故主要考慮基體Mn、Fe的影響。由于采用B 208.96nm進(jìn)行測(cè)定，大大地降低了光譜干擾。同時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定，基體完全匹配，可消除基體干擾，保證測(cè)定的準(zhǔn)確度。

分別稱取硅錳試樣0.3000g、0.4000g、0.5000g，按試驗(yàn)方法進(jìn)行處理（至轉(zhuǎn)移入100 mL石英容量瓶中），分別加入10.00mL硼標(biāo)準(zhǔn)工作液2，加水至刻度，按設(shè)定的儀器條件測(cè)定，結(jié)果見表3。

表3 不同稱樣量對(duì)硼含量測(cè)定的影響

結(jié)果顯示，在不同濃度的基體中分別加入不同濃度的待測(cè)元素，所得結(jié)果基本一致，表明試樣中不存在與濃度有關(guān)的化學(xué)干擾，采用標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行測(cè)定的結(jié)果可靠。

3.5 工作曲線的繪制

稱取1份硅錳試樣，按照試驗(yàn)方法測(cè)定，繪制工作曲線（圖1）。

圖1 工作曲線

3.6 精密度

按試驗(yàn)方法對(duì)1樣品進(jìn)行處理和測(cè)定，計(jì)算RSD，結(jié)果見表4。

表4 精密度試驗(yàn)結(jié)果

結(jié)果顯示回收率結(jié)果較好，但加標(biāo)量偏高可能掩蓋了測(cè)定溶解過程中硼的揮發(fā)損失。

4 結(jié)論

本研究建立了ICP-OES法測(cè)定錳硅合金中硼含量的方法，用HNO3+HF混合酸先溶解試樣，然后利用硫磷混酸趕走氫氟酸，最后利用鹽酸定容。其中通過加入絡(luò)合劑0.25％甘露醇防止硼元素?fù)]發(fā)損失，以標(biāo)準(zhǔn)加入法消除基體干擾。該方法測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。

［1］ 宋武元，張桂廣，鄭建國(guó). 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法同時(shí)測(cè)定純硅中硼等13個(gè)雜質(zhì)元素[J]. 理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊(cè)，2005，41（11）：806-808，811.

［2］ 葛小鵬. 硅鐵合金中痕量硼的分光光度測(cè)定[J]. 冶金分析，2001，1：33-35.

［3］ 徐建平，諶文華. ICP-AES法測(cè)定硅鐵中全硼[J]. 冶金分析，2001，21（4）：59-60.

［4］ 紀(jì)紅玲，張志穎，朱小鶼. 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜在鋼中痕量硼測(cè)定的應(yīng)用[J]. 冶金分析，2001，1：33-35.

［5］ 張泉，李巖松. ICP-AES法測(cè)定銅合金中微量硅[J]. 有色礦冶，2005，2：50-51，36.

［6］ 錢國(guó)賢，黃鑫泉，孟廣政，譯. 中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)光譜學(xué)會(huì)電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜圖冊(cè)[M]. 北京：中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)光譜學(xué)會(huì)，1986.

［7］ 朱春富，吳瓊. IC用高純?cè)噭┲薪饘匐s質(zhì)分析[J]. 光譜學(xué)與光譜分析，1994，14（3）：71-78.

［8］ 陳新坤. 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法原理和應(yīng)用[M]. 天津：南開大學(xué)出版社，1987.

Determination of Boron in the Manganese Silicon Alloy by Method of ICP-OES

Xu Jinlong, Hua Bin, Yang Shujie, Shi Yaxiao, Li Zhanjiang
(Zhanjiang Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Zhanjiang, Guangdong, 524000)

Detection method of boron content in manganese silicon alloy by ICP-OES was set up. After a comparative analysis of experimentation, it was worked out that the sample was pretreated with nitric acid-hydrofluoric acid decomposition, and that mannitol served as a complexing protector. The boron content was determined using ICP-OES in spiked samples. The relative standard deviation was 4.51％ and the result was satisfactory.

Silicon Manganese Alloy; Boron; ICP-OES

O657.31

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