（天津市理化分析中心、天津市半導(dǎo)體技術(shù)研究所，天津 300051）

水玻璃是由堿金屬氧化物和二氧化硅結(jié)合而成的可溶性堿金屬硅酸鹽材料，又稱泡花堿。水玻璃可根據(jù)堿金屬種類分為鈉水玻璃和鉀水玻璃。在焊材領(lǐng)域，根據(jù)需要可將二者按比例混合配成鉀鈉水玻璃，其中鉀鈉比（氧化鉀與氧化鈉質(zhì)量之比）對(duì)最終產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響。本文分別采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）[1,2]與HG/T2830-2009工業(yè)硅酸鉀鈉標(biāo)準(zhǔn)方法，同時(shí)輔助以X射線熒光光譜法（X-ray），對(duì)鉀鈉比進(jìn)行檢測(cè)比較，從而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器

1.1.1 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-AES）

型號(hào)：Prodigy High Dispersion ICP型，生產(chǎn)廠家：美國(guó)利曼公司，工作參數(shù)：高頻發(fā)射功率，1100W；冷卻氣流量，20LPM；輔助氣流量，0.4 LPM；霧化氣流量，30PSI；樣品提升量，1.5mL/min；樣品沖洗時(shí)間，30s；積分時(shí)間，10s；觀測(cè)方式，徑向Radial；測(cè)樣次數(shù)，8次。

1.1.2 X射線熒光光譜（X-ray）

型號(hào)：9900XP上照射順序式，生產(chǎn)廠家：美國(guó)賽墨飛世爾公司，應(yīng)用軟件：UniQuant 5.0。

1.2 試劑及主要器皿

分析操作使用分析純?cè)噭┖投握麴s水，試劑取用均取自同一瓶。

硝酸（ρ=1.42 g/mL），鹽酸（ρ=1.19 g/mL），氫氟酸（ρ=1.15g/mL），高氯酸（ρ=1.67 g/mL），無水乙醇，鉑坩堝，古氏坩堝。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)貯備液（均來自國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心鋼鐵研究總院）

C(K)=1000ug/mL，C(Na)=1000ug/mL。

1.3.2 工作標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度

由鉀鈉標(biāo)準(zhǔn)貯備液，按比例逐級(jí)稀釋配制成鉀鈉混和標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，酸度為鹽酸1+9。鉀鈉標(biāo)準(zhǔn)工作曲線（μg/mL）：元素M0、M1、M2、M3中，K＆Na質(zhì)量濃度為：0.00、10.00、100.0 、200.0。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

稱取10.0000g試樣，精確至0.0001g，用水洗入250mL聚四氟乙烯容量瓶中，以水稀釋至刻度，混勻。

HG/T2830-2009工業(yè)硅酸鉀鈉標(biāo)準(zhǔn)方法：分取上述試液25.00mL于鉑坩堝中，放在電爐上加熱至體積約為10mL左右，加入氫氟酸25mL繼續(xù)加熱至體積約為10mL左右，加10mL高氯酸,于電爐上蒸發(fā)至冒白煙近干,取下放冷,加入無水乙醇約25mL,放置30min,用已知重量的恒重古氏坩堝(需預(yù)先在電烤箱120℃烘烤40min，放涼稱重)用無水乙醇（99.9%以上）洗滌數(shù)次至干凈為止,于120℃的電烤箱內(nèi)烘干至恒重。計(jì)算鉀鈉比。

輔助以X射線熒光光譜法（X-ray）：對(duì)古氏坩堝中的沉淀，使用X射線熒光光譜儀進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果使用UniQuant 5.0進(jìn)行分析。

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICPAES）：分取上述溶液2.00mL，于100mL聚四氟乙烯燒杯中，加入少量水，5mL水、5mL硝酸、滴加2mL氫氟酸，加熱至樣品溶解，加入5mL高氯酸加熱至冒白煙，取下冷卻，用水洗杯壁，在加熱至近干，取下，加入5mL鹽酸溶解鹽類，以水定容于100mL容量瓶中，混勻。隨同試料作試劑空白。待電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀穩(wěn)定后，倒入儀器中檢測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）中鉀、鈉元素分析線的選擇

按照分析線靈敏度相對(duì)較高且背景、共存元素干擾較小的原則，鉀、鈉元素分析線分別為：766.490、589.592。

2.2 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）基體效應(yīng)與譜線干擾

本文采用氫氟酸溶解樣品，高氯酸冒煙揮硅處理，使硅元素基體干擾消除，再通過選擇鉀、鈉元素的不同分析線，進(jìn)行K(1.0μg/mL)、Na(1.0μg/mL)基體實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：鉀、鈉元素分析線處干擾很小，基本可以忽略。

最佳譜線線性范圍以保證最好線性擬和，研究了各主元素對(duì)微量元素的背景干擾程度，確定了各分析元素扣背景的位置（見表），即消除了主元素引起的連續(xù)背景干擾。

2.3 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）的檢出限和回收率

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）根據(jù)儀器線性范圍及實(shí)際樣品中鉀、鈉元素含量范圍按照1.3.2建立標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，曲線回歸方程相關(guān)系數(shù)均≥0.9999。

應(yīng)用已建立的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，按照檢出限測(cè)定方法，測(cè)定空白13次，并計(jì)算出鉀、鈉元素的方法檢出限，見表1。

表1 鉀、鈉元素背景校正和方法檢出限（n=13）

于同批樣品中，分別加入10.00mL鉀、鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（C(K)=100μg/mL，C(Na)=100μg/mL。隨同樣品處理，測(cè)定其回收率（見表2）。回收率在96.0%～98.0%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于0.6%。

表2 鉀、鈉元素回收率（n=4）

2.4 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）與HG/T2830-2009工業(yè)硅酸鉀鈉標(biāo)準(zhǔn)方法結(jié)果比較

兩種方法對(duì)相同樣品多次重復(fù)檢測(cè)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果比較，見表3。

表3 兩種方法結(jié)果比較（n=4）

2.5 X射線熒光光譜法（X-ray）輔助分析，并校正結(jié)果

于HG/T2830-2009工業(yè)硅酸鉀鈉標(biāo)準(zhǔn)方法古氏坩堝中將沉淀取出，使用X射線熒光光譜法（X-ray）檢測(cè)，UniQuant 5.0進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)沉淀中有鈉元素未除凈，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)計(jì)算，K:Na=24%:0.7%，此結(jié)果基本恒定。此未除凈的鈉元素形態(tài)，經(jīng)理論推測(cè)以氯化鈉形態(tài)幾率較高。經(jīng)過計(jì)算將鈉元素按照氯化鈉形態(tài)從沉淀中扣除，再重新計(jì)算鉀鈉比。結(jié)果見表4。

表4 重新計(jì)算后兩種方法結(jié)果比較（n=4）

2.6 結(jié)果分析

HG/T2830-2009工業(yè)硅酸鉀鈉標(biāo)準(zhǔn)方法中，古氏坩堝沉淀出現(xiàn)較大偏差；電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）是檢測(cè)鉀鈉比更為有效、快速、準(zhǔn)確的方法。

[1]Ebert K H.Analysis of Portland Cement by ICP-AES[J].Atomic troscopy,1995(3):102-103.

[2]Rao R.N.TaⅡuri M.V.N.K.An overview of recent applications of inductively coupled plasma mass spectrometry[ICP-AES]in determination of inorganic impurities in drugs and pharmaceuticals[J].Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis,2007.43(1):1-13.