韓 曉

(1 北礦檢測(cè)技術(shù)有限公司,北京 102628；2 金屬礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與分析檢測(cè)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 102628)

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測(cè)定金屬鉻中Fe、Al、Si

韓 曉1,2

(1 北礦檢測(cè)技術(shù)有限公司,北京 102628；2 金屬礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與分析檢測(cè)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 102628)

采用鹽酸溶樣，標(biāo)準(zhǔn)加入法消除基體鉻的干擾，利用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測(cè)定金屬鉻中Fe、Al、Si。對(duì)儀器參數(shù)以及被測(cè)元素的譜線選擇進(jìn)行了討論，在選定最佳條件下，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品金屬鉻進(jìn)行測(cè)定，探討了檢測(cè)方法中標(biāo)準(zhǔn)曲線線性相關(guān)性、檢出限、精密度及加標(biāo)回收率等指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)各元素的測(cè)定值與認(rèn)定值基本一致，測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于1%(n=7)，加標(biāo)回收率在96.9%～101%。方法實(shí)用性強(qiáng)，已經(jīng)成功應(yīng)用于金屬鉻中雜質(zhì)元素的檢測(cè)。

ICP-AES；標(biāo)準(zhǔn)加入法；金屬鉻；Fe；Al；Si

前言

在自然界中鉻元素主要以鉻鐵礦的形式存在。按照在地殼中的含量，鉻屬于分布較廣的元素之一，是因?yàn)殂t的天然化合物很穩(wěn)定，既不易溶于水，還原也比較困難。鉻金屬是由氧化鉻用鋁還原，或由鉻氨礬或鉻酸經(jīng)電解制得。鉻用于制不銹鋼、汽車(chē)零件、工具、磁帶和錄像帶等，并且紅、綠寶石的色彩也來(lái)自于鉻。作為現(xiàn)代科技中最重要的金屬，以不同百分比熔合的鉻鎳鋼千變?nèi)f化，種類非常之多。由于雜質(zhì)含量的不同決定著產(chǎn)品的性質(zhì)不同，而鉻金屬中的常見(jiàn)雜質(zhì)有鋁、鐵和硅等，因此如何快速準(zhǔn)確測(cè)定金屬鉻中的這些元素顯得尤為重要。

與分光光度法、原子吸收光譜(AAS)法等微量元素分析方法相比較[1]，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法[2-5]具有簡(jiǎn)便快速、靈敏度和準(zhǔn)確度高、干擾少等優(yōu)點(diǎn)，適合于多元素同時(shí)分析。鉻金屬因其生產(chǎn)工藝的不同，F(xiàn)e、Al、Si等微量組分的含量差異較大，若直接采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)定微量雜質(zhì)，需要配制與測(cè)試基體相匹配的標(biāo)準(zhǔn)溶液來(lái)消除基體干擾，但由于純鉻很難找到，基體匹配法難以實(shí)現(xiàn)，因此本文選擇標(biāo)準(zhǔn)加入法來(lái)消除基體對(duì)元素測(cè)定的干擾。本文考察了方法的檢出限、方法準(zhǔn)確度和精密度，結(jié)果表明該方法快速簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確可靠。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑與儀器

725型電感耦合等離子體光譜儀Agilent ICP-OES(美國(guó)安捷倫科技公司)。

鉻金屬化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)樣品(錦州鐵合金廠編號(hào)67-1)，優(yōu)級(jí)鹽酸(北京化工廠)。

Fe、Al、Si標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(1 000 mg/L)均為北京鋼研納克公司生產(chǎn)，所用水均為一級(jí)水。所有器皿均用硝酸(10%)浸泡8 h后用超純水清洗3次備用。

1.2標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

Fe、Al、Si混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 mg/L)：分別取10 mL Fe、Al、Si標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液于100 mL容量瓶中，加入5 mL鹽酸，用水稀釋至刻度，混勻。

Fe、Al、Si混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(10 mg/L)：分別取10 mL Fe、Al、Si混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 mg/L)于100 mL容量瓶中，加入5 mL鹽酸，用水稀釋至刻度，混勻。

1.3加標(biāo)樣品溶液的配制

準(zhǔn)確稱取2.500 0 g樣品溶于鹽酸中得到100 mL金屬鉻原液，分別移取5 mL原液至5個(gè)50 mL容量瓶中，分別加入5 mL鹽酸后，依次加入0、5 mL Fe、Al、Si混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(10 mg/L)和2.5、5、10 mL Fe、Al、Si混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 mg/L)，定容得到Fe、Al、Si的濃度分別為0、1、5、10、20 mg/L 的系列加標(biāo)溶液。

1.4樣品的制備

稱取2.50 g(精確至0.000 1 g)金屬鉻置于300 mL燒杯中，加入少許水潤(rùn)濕樣品，然后加入30 mL鹽酸，低溫加熱至完全溶解，冷卻，移入100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。分別移取5 mL原液于50 mL容量瓶中，加入5 mL鹽酸，用水稀釋至刻度，混勻。

1.5測(cè)定方法

對(duì)配制好的濃度分別為0、1、5、10、20 mg/L 的系列加標(biāo)樣品溶液按儀器優(yōu)化好的條件，測(cè)定時(shí)以含標(biāo)準(zhǔn)(0 mg/L)的樣品作為儀器的試劑空白，以濃度為橫坐標(biāo)，原子發(fā)射強(qiáng)度為縱坐標(biāo)繪制工作曲線。儀器依據(jù)加標(biāo)工作曲線計(jì)算出被測(cè)元素的質(zhì)量濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1儀器參數(shù)的選擇

對(duì)實(shí)驗(yàn)中所用儀器的幾個(gè)重要參數(shù)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，綜合分析ICP-AES儀的優(yōu)化程序，選擇了實(shí)驗(yàn)的最佳儀器測(cè)定參數(shù)是RF功率1 150 W，霧化氣流量0.60 L/min，輔助氣流量1.50 L/min，等離子氣流量15.0 L/min，進(jìn)液泵速15 r/min，觀測(cè)高度10 mm。

2.2被測(cè)元素的譜線選擇及元素檢出限

比較各元素幾條分析線的特點(diǎn)，考慮共存元素的相互干擾，從中選擇靈敏度高，背景低，基體對(duì)測(cè)定元素不干擾或者干擾小的譜線為分析線，經(jīng)過(guò)實(shí)際樣品實(shí)驗(yàn)，選擇測(cè)定元素波長(zhǎng)分別為Fe 259.940 nm，Al 396.152 nm，Si 251.611 nm。選擇合適的扣背景位置，所選用的分析線基本無(wú)光譜干擾。

測(cè)定11次試劑空白溶液，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差為檢出限，計(jì)算得到測(cè)定元素的檢出限分別為Fe：0.004 mg/L；Al：0.006 mg/L；Si：0.010 mg/L。

2.3精密度和準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

對(duì)錦州鐵合金廠編號(hào)67-1的標(biāo)準(zhǔn)樣品(雜質(zhì)理論含量分別為Al：0.32%；Fe：0.43%；Si：0.26%)按實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了7次獨(dú)立測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 試樣分析結(jié)果Table 1 Analysis results of the sample (n=7)

由表1可以看出標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定結(jié)果Al：0.33%；Fe:0.44%；Si:0.27%與理論值基本一致，并且7次測(cè)量結(jié)果的變異系數(shù)RSD均小于1%，因此方法的精密度和準(zhǔn)確度都能達(dá)到測(cè)定要求。

2.4加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

為了進(jìn)一步驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確度，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品(錦州鐵合金廠編號(hào)67-1)進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 試樣加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)Table 2 Recovery tests of the sample /%

由表2中數(shù)據(jù)可以看出方法準(zhǔn)確度高，適用于鉻金屬中雜質(zhì)含量的測(cè)定。

3 結(jié)論

采用標(biāo)準(zhǔn)加入法消除基體背景對(duì)測(cè)定元素的影響，對(duì)金屬鉻中的Fe、Al、Si雜質(zhì)元素進(jìn)行了測(cè)定，效果非常理想。該方法的線性相關(guān)系數(shù)接近于1，加標(biāo)回收率在96.9%～101%。可以作為金屬鉻中的Fe、Al、Si雜質(zhì)元素的檢測(cè)方法。方法實(shí)用性強(qiáng)，已經(jīng)成功應(yīng)用于金屬鉻中雜質(zhì)元素的檢測(cè)。

[1] 《有色金屬工業(yè)分析叢書(shū)》編輯委員會(huì).重金屬冶金分析 [M].北京:冶金工業(yè)出版社,1994:174-188.

[2] 程健.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定鋅精礦及鋅培砂中10種雜質(zhì)元素[J].冶金分析(MetallurgicalAnalysis),2007,27(11):65～68.

[3] 陳蓉,張宏凱.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)測(cè)定鉻礦砂及再生鉻礦砂中二氧化硅[J].中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(4):44-47.

[4] 左良.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測(cè)定金屬鉻中的釩[J].中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2017,7(1):57-59.

[5] 鐘國(guó)生.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測(cè)定ADC12中硅[J].中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2017,7(1):63-65.

DeterminationofFe,AlandSiinChromiumbyICP-AES

HAN Xiao1,2

(1.BGRIMMMTCTechnologyTechnicalCo.Ltd.,Beijing102628,China;2.BeijingKeyLabofMineralResourcesEvaluationandAnalysis,Beijing102628,China)

Iron (Fe), aluminum (Al) and silicon (Si) content in chromium were determined by inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES). Hydrochloric acid was used for sample dissolution and standard addition method was used to eliminate the matrix effect interference. The instrument parameters and the analytical line for the elements to be measured were discussed. Determination of these elements in a standard metal chromium sample was achieved at the optimum conditions. Linear correlation range, detection limit, precision and rate of recovery were discussed. The relative standard deviations were less than 1% (n=7). The recoveries for the three elements were in the range of 96.9 %-101 %. This method is successfully applied to the detection of impurity elements in chromium metal.

ICP-AES; standard addition method; metal chromium; Fe; Al; Si

10.3969/j.issn.2095-1035.2017.03.016

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2017)03-0062-03

2017-03-08

2017-06-09

韓曉，女，工程師，主要從事地礦和冶金樣品的無(wú)機(jī)元素的分析檢測(cè)研究。E-mail：404864354@qq.com

本文引用格式：韓曉.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測(cè)定金屬鉻中Fe、Al、Si [J].中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué),2017,7(3):62-64. HAN Xiao.Determination of Fe, Al and Si in Chromium by ICP-AES[J].Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry, 2017,7(3):62-64.