唐麗丹，高德池，易 琴，丁桂成

（湖北大峪口化工有限責(zé)任公司，湖北 荊門 443100）

0 引言

磷礦石與磷精礦中磷、鎂、鈣、鐵、鋁、鉀、鈉、硫8 種元素，主要采用容量法、分光光度法、原子吸收法等測(cè)定，需要逐一單獨(dú)進(jìn)行測(cè)定，以人工操作為主，分析流程長(zhǎng)，檢測(cè)效率較低［1］。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES），不僅能快速、準(zhǔn)確地測(cè)定數(shù)據(jù)，而且檢測(cè)范圍較寬［2］。試樣經(jīng)溶解處理后直接用儀器檢測(cè)，可以同時(shí)檢測(cè)數(shù)個(gè)組分的含量，縮短了檢測(cè)時(shí)間，避免了化學(xué)試劑的使用，在控制化學(xué)污染方面具有極大優(yōu)勢(shì)，十分符合當(dāng)前社會(huì)的環(huán)保與科學(xué)理念。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及工作條件

主要儀器：Multiwave 5000 微波消解儀；電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，存在兩種觀察方式，水平和垂直，水平觀察方式可以充分對(duì)元素進(jìn)行燃燒，但存在的干擾較大，垂直觀察方式是氣體噴射與火焰成垂直方向，干擾因素較少。

ICP-AES 工作條件：觀察方式，硫元素測(cè)定采用水平方式，其他元素測(cè)定均采用垂直方式；發(fā)射功率1 150 W；載氣流量0.5 L/min；輔助氣流量0.5 L/min；冷卻氣流量12.0 L/min。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液和主要試劑

實(shí)驗(yàn)中所采用的試劑均為優(yōu)級(jí)純及以上試劑，去離子水為二級(jí)水；高純氬氣，純度≥99.999%。

標(biāo)準(zhǔn)溶液：根據(jù)磷精礦中8 種元素的常規(guī)含量，將標(biāo)準(zhǔn)試劑磷、鎂、鈣、鐵、鋁、鉀、鈉、硫配制成質(zhì)量濃度為100 μg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)溶液，將標(biāo)準(zhǔn)試劑磷、鈣配制成質(zhì)量濃度為1 000 μg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.3 樣品預(yù)處理方法選擇

酸溶法：稱取試樣0.1～0.5 g，精確至0.000 1 g，將試樣置于300 mL 聚四氟乙烯燒杯中，加少量水潤(rùn)濕，小心加入鹽酸20 mL、硝酸7 mL，于電熱板上緩慢加熱至沸騰，保持微沸至燒杯內(nèi)溶液剩5 mL 左右；取下稍冷后加入鹽酸10 mL，加熱微沸10 min，取下，冷卻后轉(zhuǎn)移至250 mL容量瓶，用水稀釋至刻度，搖勻，用慢速濾紙干過(guò)濾，待測(cè)。

堿熔法：稱取試樣0.1～0.5 g，精確至0.000 1 g，將試樣置于鋪有4.0 g NaOH 的銀坩堝中，表面覆蓋4.0 g NaOH，置于高溫爐中，高溫爐初始溫度低于200 ℃，緩慢升溫至670 ℃并保持10 min，取出后用鹽酸溶液和熱水將樣品轉(zhuǎn)移至250 mL燒杯中，并加入濃鹽酸30 mL，冷卻后轉(zhuǎn)移至250 mL 容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，用慢速濾紙干過(guò)濾，待測(cè)。

微波消解法：稱取試樣0.1～0.5 g，精確至0.000 1 g，將試樣置于高溫壓力密封消解罐中，加水潤(rùn)濕，加入鹽酸20 mL、硝酸7 mL，搖勻，待無(wú)明顯氣泡產(chǎn)生時(shí)，將密封消解罐擰緊，放入高溫高壓微波消解爐中，設(shè)置升溫程序，在約10 min內(nèi)使溫度從室溫上升到150 ℃，保持10 min，繼續(xù)升溫至180 ℃（升溫時(shí)間約5 min），保持10 min。消化后冷卻至室溫，將消化液轉(zhuǎn)移到250 mL 容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，用慢速濾紙干過(guò)濾，待測(cè)。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

分別吸取100 μg/mL 磷、鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液0、2.00、4.00、6.00、8.00 mL于5個(gè)容量瓶中，1 000 μg/mL 磷標(biāo)準(zhǔn)溶液1.00、2.00 mL，1 000 μg/mL 鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液1.00、3.00 mL于2個(gè)100 mL容量瓶中，加入鹽酸3 mL，用水定容，混勻。分別吸取100 μg/mL 鎂、鐵、鋁、鉀、鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液0、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL 于6 個(gè)100 mL 容量瓶中，加入鹽酸3 mL，用水定容，混勻。吸取100 μg/mL 硫標(biāo)準(zhǔn)溶液0、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL 于6 個(gè)100 mL 容量瓶中，加入鹽酸3 mL，用水定容，混勻。用ICP-AES 在推薦譜線波長(zhǎng)處測(cè)定各標(biāo)準(zhǔn)溶液的輻射強(qiáng)度。以各標(biāo)準(zhǔn)溶液中被測(cè)元素質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，相應(yīng)的輻射強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.5 樣品測(cè)定

根據(jù)被測(cè)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從制備的試樣溶液中分取一定體積試液，置于100 mL 容量瓶中，加入鹽酸3 mL，用水定容，混勻。用ICP-AES在與標(biāo)準(zhǔn)系列溶液相同的條件下，測(cè)得各元素的輻射強(qiáng)度，并在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出相應(yīng)的質(zhì)量濃度。

空白實(shí)驗(yàn)：除不加試樣外，其他步驟同試樣溶液的測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品預(yù)處理方法選擇

對(duì)磷精礦的3 種預(yù)處理方法測(cè)定結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表1。磷、鎂、鈣、鐵4 種元素含量測(cè)定采用酸溶、堿熔、微波消解法均可行；鋁、硫用酸溶法制備的溶液檢測(cè)結(jié)果偏低；堿熔法可以充分熔解樣品，但在熔融過(guò)程中加入數(shù)倍的氫氧化鈉，因此該法制備的溶液不能測(cè)鉀、鈉，且酸化后會(huì)導(dǎo)致樣品溶液中的鹽分過(guò)多，而ICP-AES 霧化器對(duì)樣品溶液的鹽分有要求，一般要求其質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)10%，過(guò)高會(huì)堵塞霧化器。微波消解法引進(jìn)的雜質(zhì)少，檢測(cè)結(jié)果整體可靠。以下實(shí)驗(yàn)選擇微波消解法作為樣品預(yù)處理方法。

表1 3種樣品預(yù)處理方法對(duì)比

2.2 分析譜線的選擇

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀針對(duì)每一種元素都有數(shù)條可供選擇的分析譜線，實(shí)驗(yàn)采用ICAP 單標(biāo)法檢測(cè)各個(gè)項(xiàng)目，從相關(guān)系數(shù)、檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)差及樣品數(shù)據(jù)對(duì)照結(jié)果綜合考慮，選擇干擾少、背景比高的譜線為推薦分析線。磷、鎂、鈣、鐵、鋁、鉀、鈉、硫推薦譜線波長(zhǎng)分別為213.618、279.553、317.933、 234.349、 396.152、 766.490、 589.592、182.624 nm。

2.3 檢出限和相關(guān)系數(shù)

各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限見表2。

表2 各元素的線性方程

從表2 可以看出，各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.999 以上，即表明相關(guān)性很高；8 種元素的檢出限均低于0.07 μg/mL，符合國(guó)家的檢出限標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.4 精密度實(shí)驗(yàn)

在同等儀器設(shè)定條件下，采用ICP-AES 法對(duì)元素含量不同的兩組樣品進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)樣品平行測(cè)定6 次，檢測(cè)結(jié)果見表3。從表3 可知，當(dāng)磷精礦中各元素質(zhì)量濃度大于0.5 μg/mL 時(shí)，各元素測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均在8.0%以內(nèi)。當(dāng)鉀、鈉、硫3 種元素質(zhì)量濃度小于0.5 μg/mL 時(shí)，建議單獨(dú)進(jìn)樣測(cè)定，并增大進(jìn)樣量。ICP-AES 法可以適用于磷精礦中8種元素的檢測(cè)。

表3 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.5 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

為了進(jìn)一步驗(yàn)證ICP-AES 法檢測(cè)結(jié)果的可靠性，做加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表4。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明各元素回收率在97%～101%，能夠滿足檢測(cè)要求。

表4 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

采用ICP-AES 法對(duì)磷精礦中磷、鎂、鈣、鐵、鋁、鉀、鈉、硫元素進(jìn)行測(cè)定，并優(yōu)化了測(cè)定條件。采用微波消解法對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理，避免了酸溶預(yù)處理導(dǎo)致樣品分解不完全和堿熔法對(duì)儀器的影響。方法簡(jiǎn)單、快速、高效，檢出限低，精密度好，準(zhǔn)確度高，能夠滿足磷精礦中8 種元素的檢測(cè)要求。