ICP-AES测定镁钙铝钛锆

陶瓷中元素的化学分析多采用容量分析法和分光光度法,在分析过程中常常需要严格控制溶液的各项反应条件,操作较为复杂、繁琐;多元素的同时测定或顺序测定多采用icp-aes法,它具有灵敏度高、干扰少、线性范围宽等优点而广泛应用于各个行业。由于陶瓷产品具有高密度、耐腐蚀和耐高温等特点,多采用氢氧化钠、碳酸钠、过氧化钠熔样,存在熔剂量多,溶液的盐分较高,icp检测时,不利于溶液的提取和雾化,背景干扰也较强等不利因素。采用li2b407熔样,可以明显克服这方面的影响因素,为此,本文参照walshjn.推荐的熔样法,改libo2为li2b4o7,用高频熔样icp-aes法,测定陶瓷中的mg、ca、fe、al、ti和zr等金属元素,经回收验证及比较,证明本法简便、灵敏、快速,切实可行。
陶瓷中元素的化学分析多采用容量分析法和分光光度法,在分析过程中常常需要严格控制溶液的各项反应条件,操作较为复杂、繁琐;多元素的同时测定或顺序测定多采用icp-aes法,它具有灵敏度高、干扰少、线性范围宽等优点而广泛应用于各个行业。由于陶瓷产品具有高密度、耐腐蚀和耐高温等特点,多采用氢氧化钠、碳酸钠、过氧化钠熔样,存在熔剂量多,溶液的盐分较高,icp检测时,不利于溶液的提取和雾化,背景干扰也较强等不利因素。采用li2b407熔样,可以明显克服这方面的影响因素,为此,本文参照walsh j n.推荐的熔样法,改libo2为li2b4o7,用高频熔样icp-aes法,测定陶瓷中的mg、ca、fe、al、ti和zr等金属元素,经回收验证及比较,证明本法简便、灵敏、快速,切实可行。
1、实验部分
1.1仪器与试剂
idgs-ⅲ型等离子体原子发射光谱仪(国产泰伦);phs-2型酸度计;3371e型高频自动熔样炉及pt-au坩埚;所有玻璃器具使用前均用(1+1)hcl浸泡,以防止铁沾污。
标准溶液:用光谱纯的金属氧化物或盐类配成1.000mg/ml的单元素标准贮备液,然后根据不同元素测定的需要,配制成适当浓度的标准溶液(溶液的zui终酸度用盐酸控制在10%以内,以适宜icp-aes法的测定)。
li2b4o7、kbr、hcl均为优级纯;水为亚沸蒸馏水。
1.2样品处理
称取样品0.4000g于pt-au坩埚中,加2.000g固体li2b407,约60mg的kbr,搅匀,在高频炉上自动熔样,冷却,将熔好的熔珠扣出,放入一加有30ml盐酸和50ml水的烧杯中,在电热板上加热至熔珠*溶解,试液清澈透明,取下冷却,转移至500ml容量瓶中,定容,溶液的酸度尽可能与各标准溶液的酸度一致,以消除酸度对分析结果的影响,同时配制空白溶液一份,待测。
2、结果与讨论
2.1试样的分解
陶瓷样品多采用无水na2co3和h2b4o7熔解,须用小火烘焙除去水分再在高温下熔融,然后用*小心加热溶解。操作步骤繁多,费力费时,引入试剂较多。由干碱金属的硼酸盐具有很好的熔解能力,故本文选用li2b4o7,它较libo2成本低,熔融体流动性大,易成球易脱落,且本文用高频电感熔样,温度高速度快,6min即可制得样品熔珠,kbr的存在,使熔珠更容易脱离坩埚,在酸溶液中自动溶解。
2.2仪器的工作参数的优化
高频炉:熔解时间3min,摇转时间3min。
icp-aes工作参数主要指高频发生器的入射功率、载气压和观察高度。这些参数与元素的物理化学性质有着复杂的关系,一般只能通过试验方法进行选择。取标准溶液,考察载气量及功率的影响,在不同的条件下测背景等效浓度(bec),根据bec同时为zui小时的条件为工作条件。本文确定的优化条件为:选择射频功率1200w,载气1.2lmin,冷却12lmin,等离子气1.2lmin,净化气3.0lmin,观察高度15mm,积分时间3s(取3次测量平均值)。
2.3分析线的选择
用混合标准溶液在各分析线波长处依次扫描并做对照。根据计算机显示的谱线及背景的轮廓和强度值,本文选择分析线为:mg 285.213nm、ca 317.933nm、fe 238.204nm、al396.152nm、ti 334.941nm、zr 343.823nm。
2.4元素间的干扰
2.4.1 hcl的干扰
hcl的干扰较小,尽管如此,本文向校准曲线溶液加入与试样溶液同等浓度的hcl以匹配,消除盐酸的干扰。
2.4.2 li2b4o7的干扰
由于在实验过程中引入了大量碱金属li,考察了碱金属li对待测元素的光谱干扰,结果表明,碱金属li作为基体在常规观测域对待测元素ca、fe、al有明显的增感效应,因此,必须在绘制校准曲线时进行基体匹配。
2.4.3 待测元素间的干扰
考察了高含量元素al对低含量元素mg、ca、fe、ti和zr的干扰情况,从叠加的扫描图可以看出,al对所选的分析线不存在明显的光谱干扰,却使部分元素的背景有所改变,在标准溶液中匹配与样品含量相近的al以消除对测定的影响,分别测定mg、ca、fe、ti和zr元素标准溶液(100μgml)及混合标准工作溶液的谱线强度变化,试验结果经检验,说明mg、ca、fe、ti和zr元素间基本无干扰,无须采用标准溶液的匹配。
2.5 方法的检出限
通过谱线扫描选择分析线,绘制标准曲线后,用空白溶液连续测定10次,取3倍标准偏差所对应的浓度为各元素的测出限。本方法测得的检出限见表1 。
表1 方法的检出限(μgml)
元素
mg
ca
fe
al
ti
zr
检出限
0.145
0.255
0.018
0.016
0.009
0.008
2.6 样品加标回收及精密度
采用本法对同一陶瓷样品连续测定10次,计算其相对标准偏差,并进行加标回收,其分析结果见表2 。
表2 样品的分析结果
待测
元素
测定值
(%)
标量
(%)
加标测
定值(%)
回收率
(%)
rsd(%)
aas测
定值(%)
mg
1.20
5.00
6.06
97.74
0.56
1.22
ca
2.16
5.00
7.30
101.96
1.01
2.09
fe
0.72
2.00
2.93
107.72
0.82
0.75
al
17.33
20.00
35.68
95.60
2.35
17.30
ti
6.95
10.00
17.25
101.70
3.40
7.03
zr
1.17
5.00
5.87
95.14
0.97
1.21
3、结论
从本方法的精密度、回收率以及与原子吸收法的结果数据比较来看,本方法可有效测定陶瓷中的多种元素,具有较高的精密度和准确度。

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