, , , , , (. 聚光科技(杭州)股份有限公司, 杭州 005; . 杭州市環(huán)境監(jiān)測中心站, 杭州 0006; . 北京吉天儀器有限公司, 北京 0005)

滑石粉的主要成分是含水硅酸鎂,具有潤滑、抗粘、助流、耐高溫等優(yōu)良特性[1],在食品[2]、醫(yī)藥[3]、汽車[4]、造紙[5]等方面應(yīng)用廣泛,滑石粉中各組分的含量對其理化性能以及人的身體健康有著重大的影響[6]。因此,研究滑石粉中無機(jī)元素檢測方法具有重要意義。

目前滑石粉中無機(jī)元素分析方法有化學(xué)分析法[7-8]、原子吸收光譜法(AAS)[9-12]、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)[13-14]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)[15-16]等。國家標(biāo)準(zhǔn)[17-18]中采用化學(xué)分析法,不同的元素采用不同的化學(xué)分析方法,不僅操作繁瑣,且容易造成污染。AAS不能進(jìn)行多元素同時分析,對于不同的元素可能需要更換不同的陰極燈光源。ICP-AES和ICP-MS具有精密度高、檢出限低、可同時分析多元素的優(yōu)點,近年來在滑石粉中無機(jī)元素分析中應(yīng)用頻繁,這兩種方法在分析樣品時通常需要將樣品消解成溶液。

常見的消解方法包括電熱板消解法、堿熔法[9,13,19]和微波消解法[14-15,20]。雖然這3種消解方法處理滑石粉樣品均有文獻(xiàn)報道,但具體哪一種消解方式更合適目前沒有相關(guān)報道,尤其是測定硅時一般采用堿熔法,關(guān)于微波消解法中硅的損失問題也沒有詳細(xì)的報道。本工作探討了3種消解方法對滑石粉中Al、Ca、Fe、Mg、Si等主次元素測定結(jié)果的影響,并最終選擇微波消解法進(jìn)行樣品前處理,隨后利用ICP-AES及耐氫氟酸進(jìn)樣系統(tǒng)實現(xiàn)滑石粉中Si及其他主次元素同時分析,并通過加標(biāo)回收試驗討論硅的損失問題。

1 試驗部分

1．1 儀器與試劑

ICP-5000雙向觀測型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀,配耐氫氟酸進(jìn)樣系統(tǒng)等配件;MX-8000型微波消解儀;SmartLab HP-306DN型電熱板;Mill-Q超純水系統(tǒng)。

Al、Ca、Fe、Mg、Si等5種單元素標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液:1.000 g·L-1,使用時用硝酸(1+49)溶液稀釋配制成質(zhì)量濃度為0,0.5,1.0,2.0,5.0 mg·L-1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。

氫氧化鈉為分析純;氫氟酸、硝酸、鹽酸、30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)雙氧水均為優(yōu)級純;試驗用水為超純水。

1．2 儀器工作條件

射頻功率為1 150 W;水平觀測模式;冷卻氣流量為12 L·min-1,霧化氣流量為0.6 L·min-1,輔助氣流量為1 L·min-1;沖洗泵速和分析泵速分別為100 r·min-1和50 r·min-1;積分時間選擇自動智能積分,長波10 s,短波15 s。

1．3 試驗方法

電熱板消解法:稱取樣品0.200 0 g于聚四氟乙烯燒杯中,加入氫氟酸6 mL,加蓋浸泡過夜。隨后置于電熱板上加熱趕酸至盡干,冷卻后加入硝酸-鹽酸(1+3)混合酸8 mL反應(yīng)一段時間后,置于電熱板上趕酸至2 mL左右,加水定容至100 mL,根據(jù)需要稀釋合適的倍數(shù),在儀器工作條件下進(jìn)行測定。

堿熔法:稱取樣品0.200 0 g于鎳坩堝中,加入氫氧化鈉2 g,混勻,加蓋置于馬弗爐中,升溫至550 ℃保持20 min,冷卻至室溫后取出,用熱水將樣品完全溶出并轉(zhuǎn)移至塑料瓶中,向溶液中緩慢滴加硝酸至溶液澄清透明,加水定容至100 mL,隨后稀釋合適的倍數(shù),在儀器工作條件下進(jìn)行測定。

微波消解法:稱取樣品0.100 0 g于聚四氟乙烯微波消解罐中,依次加入氫氟酸3 mL、硝酸4 mL和30%雙氧水1 mL,加蓋密封,浸泡過夜后,采用表1中所示程序進(jìn)行微波消解。消解結(jié)束后,待消解液冷卻至室溫后,緩慢開蓋,并轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,根據(jù)需要稀釋合適的倍數(shù),在儀器工作條件下進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與討論

2．1 前處理方法的選擇

分別采用3種不同方法對樣品進(jìn)行消解后,按儀器工作條件測定滑石粉中Al、Ca、Fe、Mg、Si等5種元素的含量,結(jié)果見表2。

表1 微波消解程序Tab. 1 Program of microwave digestion

由表2可知:采用敞口的電熱板消解,硅損失嚴(yán)重;采用堿熔法消解,由于引入大量的鹽,上機(jī)前溶液中鹽的含量約為2%,造成嚴(yán)重的基體效應(yīng),使Al、Ca、Fe等3種微量元素的測量結(jié)果偏低;采用密閉的微波消解儀進(jìn)行樣品消解,測量結(jié)果更準(zhǔn)確、精密度更高,能對樣品中Si及其他元素進(jìn)行同時分析。因此,試驗選擇微波消解法進(jìn)行樣品前處理。

表2 不同前處理方法下的測定結(jié)果(n=3)Tab. 2 Determination results under different pretreatment methods(n=3) %

2．2 標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限

根據(jù)靈敏度、光譜干擾等情況,選擇如表3所示的分析譜線進(jìn)行分析,各元素的線性范圍、線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)見表3。

將空白連續(xù)測量11次,以3倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差作為儀器檢出限。

表3 分析譜線、線性參數(shù)與檢出限Tab. 3 Analytical spectral lines, linearity parameters and detection limits

2．3 回收試驗

在進(jìn)行微波消解時,采用了氫氟酸,氫氟酸與Si在微波消解罐中形成易揮發(fā)SiF4可能會造成硅的損失,因此必須確保微波消解罐的密封性等細(xì)節(jié)。為了確定微波消解過程中是否存在硅的損失，消解前在樣品中加入一定量高純單晶硅進(jìn)行加標(biāo)回收試驗,結(jié)果見表4。加標(biāo)回收率為94.8%～97.3%,說明微波消解罐的密封性良好,在消解過程中硅元素幾乎無損失。

表4 硅的加標(biāo)回收試驗結(jié)果Tab. 4 Results of test for Si recovery

2．4 樣品分析

將兩個滑石粉樣品通過微波消解法消解,在儀器工作條件下平行測定6次,結(jié)果見表5,測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5.0%。

表5 滑石粉樣品中5種元素的測定結(jié)果(n=6)Tab. 5 Determination results of 5 elements in talcum powder samples(n=6)

本工作通過比較3種前處理方法,最終選擇微波消解法消解滑石粉樣品,采用ICP-AES同時測定樣品中Al、Ca、Fe、Mg、Si等元素含量,精密度高、檢出限低,可以用于滑石粉中Si及其他主次元素的同時分析。

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