趙子云，梅連平，史鑫，姜威

(國家磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心，昆明 650600)

懸浮液直接進(jìn)樣ICP–OES法測定高純氧化鋁中的鐵、鈦、硅、鉻

趙子云，梅連平，史鑫，姜威

(國家磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心，昆明 650600)

采用懸浮液直接進(jìn)樣電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP–OES)測定高純氫氧化鋁中鐵、鈦、硅、鉻的含量。懸浮液用電磁攪拌器攪拌，均勻地分散在溶液中，通過儀器蠕動泵進(jìn)入霧化室，均勻無阻地導(dǎo)入ICP光源。Fe，Ti，Si，Cr的分析譜線分別為259.940，336.112，251.611，205.552 nm；RF功率為1 300W，等離子體氣流量為13.0 L／min，霧化器氣體流量為0.60 L／min，輔助氣流量為1.00 L／min。Fe，Ti，Si，Cr的質(zhì)量濃度分別在0.0～30.0，0.0～15.0，0.0～90.0，0.0～15.0 μg／mL范圍內(nèi)與信號強(qiáng)度呈良好的線性，線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999，方法的檢出限為0.027 6～0.993 9 μg／mL，測量結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.65%～6.84%(n=11)，回收率為95.0%～104.8%。該法抗干擾能力強(qiáng)、線性范圍寬，適用于高純氫氧化鋁中鐵、鈦、硅、鉻含量的分析。

氫氧化鋁；懸浮液；電感耦合等離子體發(fā)射光譜法；Fe，Ti，Si，Cr

氫氧化鋁在造紙、阻燃劑、化妝品等行業(yè)中應(yīng)用廣泛。將氫氧化鋁用于銅版紙的造紙?zhí)盍希斐鰜淼募垙埍砻婀饣?，白度高，對油墨有很?qiáng)的吸收；作為阻燃填料，廣泛用于合成橡膠、環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂的合成；另外還用于牙膏的摩擦劑、精密加工的刨光劑、凈化用水的絮凝劑等。一般采用高純度的氫氧化鋁粉末作為原材料，而其中微量元素的含量對氫氧化鋁結(jié)晶的光滑度、耐磨度及分散性等有直接影響。

由于結(jié)晶的氫氧化鋁難溶于酸，而且加熱到100℃也不脫水，在300℃加熱2 h，才能轉(zhuǎn)變?yōu)槠珰溲趸X，在溫度足夠高的情況下，轉(zhuǎn)變?yōu)棣列虯l2O3。α型Al2O3化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常溫常壓下不溶于水，也不溶于酸和堿［1］，對其中微量元素的分析帶來很大麻煩。目前測定氫氧化鋁中的微量元素通常采用強(qiáng)酸溶樣、高頻熔樣和微波消解樣品，檢測技術(shù)有原子吸收光譜和電感耦合等離子體發(fā)射光譜等［2–5］。這些方法耗時長，加入的試劑可能會影響微量元素含量的測定。而懸浮液直接進(jìn)樣則不會出現(xiàn)樣品前處理過程中的污染問題，具有樣品稱取量大和處理簡單的特點(diǎn)，因此筆者采用ICP懸浮液直接進(jìn)樣標(biāo)準(zhǔn)加入法測定氫氧化鋁結(jié)晶中的Fe，Ti，Si，Cr 微量元素［6–13］。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

高分辨率電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：PQ9000型，德國耶拿公司；

蔡司技術(shù)光學(xué)系統(tǒng)：PQ9000型，光學(xué)分辨率為0.003 nm，波長范圍為160～900 nm，波長準(zhǔn)確度為0.000 4 nm，德國卡爾蔡司公司；

無級調(diào)速磁力攪拌器：IKA color squid zebra型，上海攸茜實(shí)業(yè)有限公司；

硝酸：優(yōu)級純；

高純氬氣：純度為99.999%；

實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)分樣篩：孔徑為30 μm(500目)，25μm(600目)，15μm(800目)，10 μm(1 340目)，上海寶藍(lán)實(shí)驗(yàn)儀器制造有限公司；

Fe，Ti，Si，Cr標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液：1 000 mg／L，國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器工作參數(shù)

測定高純氫氧化鋁中的雜質(zhì)，只能用軸向觀測，且必須將尾焰消除徹底，持續(xù)吹掃光室和檢測器，將軸向觀測的靈敏度提到最高。由于采用懸浮液進(jìn)樣，必須用垂直炬管，霧化器為高鹽霧化器，允許最大顆粒粒徑為150 μm，主要儀器工作參數(shù)如下。

RF發(fā)射功率：1 300 W；等離子體氣流量：13.0 L／min；霧化器流量：0.60 L／min；輔助氣流量：1.00 L／min；積分時間：5 s；觀測方式：軸向。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

(1)將氫氧化鋁結(jié)晶于100℃烘干2 h后取出，冷卻，用瑪瑙研缽磨細(xì)后過細(xì)篩。稱取0.100 0 g過篩樣品于干燥的100 mL塑料容量瓶中，平行4份，加入約30 mL超純水、5.00 mL優(yōu)級純硝酸，搖勻。

(2)利用Fe，Si，Ti，Cr標(biāo)準(zhǔn)儲備液分別配制質(zhì)量濃度為1，1，100，100 μg／L的單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液。再分別在4個容量瓶中加入配制的Ti，Cr標(biāo)準(zhǔn)溶液各0，5，10，15 mL；Fe標(biāo)準(zhǔn)溶液0，1，2，3 mL；Si標(biāo)準(zhǔn)溶液0，3，6，9 mL；用純水稀釋至標(biāo)線，搖勻，同時做空白試驗(yàn)。上機(jī)測試時在磁力攪拌器的強(qiáng)烈攪拌下進(jìn)樣。系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度見表1。

表1 系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度 μg／L

2 結(jié)果與討論

2.1 譜線干擾和背景校正

由于采用標(biāo)準(zhǔn)加入法測定樣品，基體效應(yīng)的干擾很小，主要考慮譜線干擾。通過研究各待測元素的譜線干擾元素及多次試驗(yàn)，確定了待測元素的最佳分析波長，同時多次掃描光譜圖，沒有光譜干擾，但需要做背景校正［11］，譜線及背景校正點(diǎn)見表2。

表2 波長及背景校正 nm

2.2 進(jìn)樣粒徑的選擇

采用懸浮液直接進(jìn)樣，樣品的顆粒大小會影響粒子在液體中的沉降速度，從而影響信號的強(qiáng)度，而且粒徑太大會堵塞霧化器［14–15］。測試了樣品過38 μm (400目)到10 μm(1 340目)篩子的Fe，Ti，Si，Cr元素信號強(qiáng)度值，如圖1所示。

圖1 不同粒徑時的信號強(qiáng)度

從圖1可以看出，隨著粒徑減小，待測元素的信號值逐漸增大；粒徑從20 μm (600目)開始，信號強(qiáng)度增加的幅度變小，20 μm (600目)的信號強(qiáng)度接近10 μm(1 340目)的信號強(qiáng)度，考慮到磨樣效率，選擇樣品進(jìn)樣粒徑為20 μm。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

在1.2儀器工作條件下，對表1中的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行測定，以待測元素的質(zhì)量濃度X為橫坐標(biāo)，以信號強(qiáng)度Y為縱坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸；對試劑空白進(jìn)行11次平行測試，以測定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍作為檢出限。各待測元素的回歸方程、線性相關(guān)系數(shù)及檢出限見表3。

表3 工作曲線方程、線性范圍及檢出限

2.4 精密度試驗(yàn)

將11個氫氧化鋁結(jié)晶樣品按照本方法測定，計(jì)算各元素測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見表4。由表4可知，F(xiàn)e，Ti，Si，Cr測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.41%，5.24%，0.65%，6.84%，表明所建方法具有良好的精密度。

表4 精密度試驗(yàn)結(jié)果

2.5 回收試驗(yàn)

按照所建實(shí)驗(yàn)方法對氫氧化鋁樣品進(jìn)行10次測定，測定結(jié)果取平均值，并計(jì)算單質(zhì)元素含量，作為本底值，然后進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果見表5。由表5可以看出，本方法的回收率在95.0%～104.8%之間，說明所建方法測定結(jié)果的準(zhǔn)確度較高。

表5 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果(n=5)

3 結(jié)論

(1)采用懸浮液進(jìn)樣，解決了結(jié)晶Al(OH)3難溶于酸，難以采用酸溶法測定微量元素的問題，而且分析過程中排除了酸溶或堿融對樣品的干擾。

(2)低濃度懸濁液直接進(jìn)樣，對于ICP高鹽霧化器和光源都沒有影響，高鹽霧化器能夠通過30 μm以下粒徑的樣品。ICP光源的溫度高達(dá)6 000～10 000 K，因此對于ICP分析不存在易激發(fā)與難激發(fā)的樣品、樣品狀態(tài)和元素，只要樣品能制成微米級細(xì)粉末狀，均勻地分散在溶液中，用電磁攪拌器或超聲波振蕩器攪拌并均勻無阻地導(dǎo)入ICP光源，就能被很好地激發(fā)，避免了樣品消解過程引起的污染，尤其適用于高純物質(zhì)分析。

(3)由于沒有氫氧化鋁的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，采用標(biāo)準(zhǔn)加入法測定微量元素，標(biāo)準(zhǔn)加入曲線的擬合系數(shù)在0.999 0～0.999 99，方法的精密度和準(zhǔn)確度滿足檢測要求。

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Determination of Iron, Titanium, Silicon, Chromium in High Purity Alumina by Suspension Sampling Inductively Coupled Plasma Emission Spectrometry

Zhao Ziyun， Mei Lianping， Shi Xin， Jiang Wei
(National Phosphate Resource Development and Utilization Engineering Technology Research Center， Kunming 650600, China)

s Iron， titanium， silicon, chromium in high purity aluminum hydroxide were determined by direct suspension inductively coupled plasma emission spectrometry. After being stired with electromagnetic stirrer， dispersed in solution，suspension was pumped in the spray chamber by peristaltic pump，uniform access to import ICP light source. The analysis spectral lines of Fe，Ti，Si，Cr were 259.940，336.112，251.611，205.552 nm, respectively. Instrument working parameters were as the follows: ICP power was 1 300 W，plasma gas fow rate was 13.0 L／min，nebulizer gas velocity was 0.60 L／min，and auxiliary gas fow rate was 1.00 L／min. The concentration of Fe，Ti，Si，Cr was linear with signal strength in the range of 0.0–30.0，0.0–15.0，0.0–90.0，0.0–15.0 μg／mL, repectively. The relative standard deviation of detection results was 0.65%–6.84%(n=11)，and the recovery was 95.0%－104.8%. The method has strong anti-interference ability and wide linear range, it is suitable for the analysis of iron， titanium，silicon, chromium content in high purity aluminum hydroxide.

aluminum hydroxide; suspension; inductively coupled plasma emission spectrometry; iron; titanium; silicon; chromium

O651

：A

：1008–6145(2017)01–0055–03

10.3969／j.issn.1008–6145.2017.01.013

聯(lián)系人：趙子云； E-mail: 353857422@qq.com

2016–11–01