不锈钢中铅检测方案(原子吸收光谱)

冶金分析，2012，32(6)：73-76Metallurgical Analysis，2012，32(6)：73-76 ZHAO Yong-qiang， TONG Ying， LIU Zhi-gao，et al. Determination of lead in stainless steel by flame atomicabsorption spectrometry. Metallurgical Analysis，2012，32(6)：73-76 火焰原子吸收光谱法测定不锈钢中铅 赵永强，童 颖，刘志高，陈建刚 (上海光谱仪器有限公司，上海200233) 摘 要：不锈钢样品经王水溶解后，用火焰原子吸收光谱法测定了样品中铅的含量，建立了测定复杂体系中痕量铅的简便方法。对仪器参数进行了了化；考察了样品中的干扰。结果表明，采用气灯背景校正和标准加入法消除样品测试过程中的背景干扰和非光谱干扰后，方法线性范围为Q035~9 ug/mL，检出限为Q 035pg/mL。将本方法应用于不锈钢光谱分析标准物质 GBW 01664中铅的测定，测得结果与认定值一致，相对标准偏差(n=7)为0 97%。将本方法用于实际样品分析，结果的相对标准偏差(n=7)为057%~062%，加标回收率为96%~102%。 关键词：火焰原子吸收光谱法；铅；标准加入法；气灯背景校正；不锈钢 中图分类号：O657.31 文献标识码：A 重金属元素铅对人体的危害表现为对体内金属离子和酶系统产生影响，引起植物神经功能乱贫血、免疫力低下等。不锈钢广泛应用于容器，厨具，五金制品等领域，它作为原材料，铅含量是必检项目之一。不锈钢中铅的分析，一般采用化学分析方法11，原子发射光谱法21，X射线荧光光谱法3。应用原子吸收光谱法测定不锈钢中铜4、铬51、镍6-71，锰7，砷8等的含量已有报道，但对于不锈钢中低含量铅的测定报道较少。不锈钢的成分复杂，其中含有铬、各、锰，硅，硫、磷等元素。故在分析不锈钢样品时，需考虑来自大量基体及共存元素的影响。标准加入法能有效地消除基体效应，是原子吸收分析中常被推荐的校准方法之一[9]。 本文研究了火焰原子吸收法测定不锈钢中铅的分析方法。结果表明，样品经王水溶解后，采用气灯进行背景校正和标准加入法可有效消除背景干扰和基体效应。方法应用于实际样品中铅的测定，结果满意。 实验部分 1.1 仪器 SP-3801 原子分收分光光度计(上海光谱仪 器有限公司)，铅空心阴极灯(河北宁强光源公司制造)；FC-W58D无油静音空气压缩机(上海复昶科技发展有限公司；YND-1远红外耐热酸碱控温电炉(上海翔殷机电仪器厂制造)； SartoriusBS124S 电子天平(赛多利斯科学仪器(北京)有限公司)。 1.2 试剂 Pb标准储备溶液：1.000 g/L(上海市计量测试技术研究院)；Pb标准工作溶液：100.0 mg/L，由Pb标准储备溶液稀释而成；不锈钢光谱分析标准物质 GBW 01664(钢铁研究总院)，w(Pb)=0.0026%±0.0002%；HNOs、HCl均为优级纯(上海国药集团化学试剂)。 实验用水均为去离子水。 1.3 仪器参数 分析线波长：283.3 nm；灯电流：3.0mA；光谱带宽：0.7nm；燃气流量：1.2L/ min；燃烧头高度：7.5mm；扣背景方式：气灯。 1.4 样品处理 称取2g左右不锈钢样品(精确0.0001g)放入250 mL尧杯中，加入60 mL王水，放置15min 后，转移到电热板上加热数分钟，使其完全溶解，然后从电热板上拿下，冷却，定量转移到50 ( 作者简介：赵永强(198 1 一)，男，硕士，工程师，主要研究方向为原子吸收光谱的应用、研发及技术支持； E-mail： zhaoyongqiang@spectrum-cn.com；yqzhao1110@163. com ) mL容量瓶中定容，摇匀后供测试。 1.5 标准系列溶液的配制 分别移取12.5mL样品消解液至4个50mL容量瓶中，分别加入0、0.5、1.0、1.5mL100.0 mg/L Pb标准溶液，用水稀释到刻度，摇匀待测。 2 结果与讨论 2.1 仪器参数的优化 固定其它测试条件，改变燃烧头高度，对同一浓度的 Pb标准溶液进行测定，结果见图1。由图1可见，当燃烧头高度为7.5 mm 时，吸光度最大；固定其它测试条件，改变乙炔流量，对同一浓度的 Pb标准溶液进行测定，结果见图2。由图2可见，当乙炔流量为1. 2 L/min 时，吸光度最大。实验选择燃气流量为1.2L/min；燃烧头高度为7.5 mm。 图1 燃烧头高度对测定的影响 Fig. 1 Influence of burner atomizer heighton the determination 图2 乙炔流量对对测定的影响 Fig. 2 Influence of acetylene flow rate onthe determination 2.2 干扰的存在及消除 通过不锈钢样品的分析测试，发现不锈钢样 品中有背景干扰存在。因此采用气灯背景校正法对背景进行扣除，火焰原子吸收光谱法测定不锈钢样品中的铅。在样品中加入了最终浓度为1mg/L的铅标准溶液，加标回收率为82.5%。加标回收率偏低，说明有基体效应存在。本文采用标准加入法做基体匹配来消除基体效应的影响。 2.3 基体浓度对测定的影响 用标准加入法分别在基体浓度为5~50 mg/mL的情况下进行试验。结果表明，基体浓度在5~30mg/mL范围内对测定基本无影响。故实验选择基体浓度为 10 mg/mL。 图3为基体浓度为 8.7 mg/mL的标准加入法曲线；图4为基体浓度为25 mg/mL的标准加入法曲线。在两种不同的基体浓度下，通过标准加入法线性外推得到的最终固体的含量分别为115 mg/kg 和105 mg/kg，该测试结果与原子发射光谱法的测试结果(108 mg/L)相一致。 图3 铅的标准加入法曲线(基体浓度：8.7mg/mL) Fig 3 Standard addition method for lead(matrix concentration： 8.7 mg/mL) Fig4 Standard addition method for lead(matrix concentration： 25 mg/mL) 2.4 校准曲线和检出限 在选定的实验条件下，以样品溶液为空白，测 试系列标准溶液的吸光度。以铅浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制校准曲线。结果表明，Pb浓度在0.035~9 ug/mL范围内和其对应的吸光度成线性关系，线性方程为A= 0. 039 1ppb+0. 039 4。校准曲线与横坐标的延长线交点即为试样中待测元素浓度，从而得出样品空白溶液中Pb的浓度为1.0 mg/L，样品中 Pb 的含量为115mg/kg。对样品空白做11次测定，得出标准偏差(SD)为 0. 00046，进而求得本方法的检出限(DL=3SD/k，其中，DL为检出限，k为校准曲线斜率)为 0.035 ug/mL。 3 样品分析 3.1 标准样品 按实验方法对不锈钢光谱分析标准物质GBW 01664 中的 Pb 含量平行测定7次，测得结果为0.0025%，与认定值0.0026%±0.0002%一致，测定结果的相对标准偏差(RSD)为0.97%。 3.2 实际样品 按实验方法对两个不锈钢样品进行测定，每个样品平行测定7次，同时在样品中加入适量Pb标准溶液进行加标回收试验，结果见表1。 表1 样品中 Pb 的测定结果 Table 1 Determination results of Pb in samples 样品号 测定值 RSD 加标量 测得总量 回收率 Sample Found /(%， Added Total found Recovery No. /(mg/kg) n=7) /(mg/kg) /(mg/kg) /% 100 232 102 1 130 0.57 200 327 98 100 268 96 2 172 0.62 200 373 101 ( 参考文献： ) ( [1 ] GB / T 223. 29-2008钢铁及合金铅含量的测定：载体沉淀-二甲酚橙分光光度法[S]. ) ( [ 2]GB/T 11170-2008不锈钢多元素含量的测定：火花放电原子发射光谱法[S]. ) ( [3]张志刚，李方军，蔡萍，等.X射线荧光光谱法测定不 锈秀中15种元素[J].冶金 分 析(Metallurgical Analy- sis)，2009，29(7)：1 9 -23. ) ( [ 4]黄文聪.火焰原子吸收法测定不锈钢中铜[J].光谱学 与光谱分析(Spectroscopy and Spe c tral Analysis)， 1993，13(3)：63-65. ) ( [ 5]魏毅，肖郁惠，易松涛，等.火焰原子吸收光谱法测定不锈钢板材及成型品中中[J].河南预防医学杂志 ) ( (Henan J ournal of Preventiv e Medicine)，2009，20 (5)：385. ) ( [6]尹明贵，陈勰，李耀东，等.原子吸收光谱法测定不锈 钢中镍[J].冶金分析(Metallurgical Ana l ysis)，1998， 18(5)：48- 4 9. ) ( [7]李纪辰.用原子吸收分光光度计测定不锈钢中六元素 [J].分析仪器(Ana l ytical In s trumentation)，1986，1 ： 69-73. ) ( [8]梁述忠，许崇礼，李智.无火焰原子化-原子吸收光谱法测定不锈钢中砷量[ J ].理化检验化学分册 (Physical Testing and Chemical A nalysis： P art B C h emical Analysis)， 2008，44(11)：1065-1066. ) ( [9]邓勃.原子吸收光谱分析的原理、技术和应用[M]. 北京：清华大学出版社出版社，2004：51-52. ) Determination of lead in stainless steel byflame atomic absorption spectrometry ZHAO Yong-qiang， TONG Ying， LIU Zhi gao， CHEN Jian gang (Shanghai Spectrum Instruments Limited Company，Shanghai 200233， China) Abstract： Lead in stainless steel was determined by flame atomic absorption spectrometry after disso-lution with aqua regia. Finally， a simple method for determination of trace lead in complex system wasestablished. Instrument parameters were optimized and the interference in the sample was investigated.The results indicated that deuterium lamp background correction and the standard addition meth-od were applied to eliminate the background interference and non-spectral interference during the sam-ple test process. The linear range was 0.035-9 ug/mL and the detection limit was 0.035 pg/mL. Themethod was applied to determine lead in stainless steel certified reference material GBW01664 forspectral analysis. The result was identical to the certified value with relative standard deviation (n=7) of 0.97%. The method was applied to the determination of actual sample， the relative standard de- viations (n=7) were 0.57%-0.62% and the recoveries were 96%-102%. Key words： flame atomic absorption spectrometry； lead； standard addition method； deuterium lampbackground correction； stainless steel “理化测试学术研讨会”暨《理化检验》创刊50年庆祝活动征文通知 《理化检验》杂志即将迎来出版史上的第50个春秋，为回报长期以来关心、支持《理化检验》杂志的广大作者和读者，进一步发挥专业媒体的作用，拓宽和强化学术交流平台，促进我国理化检验水平的进一步提高，推动与加强行业的理化检验工作，增强我国产品在国际间的竞争能力，上海材料研究所、中国机械工程学会理化检验分会决定于2012年10月底在上海联合举举“理化测试学术研讨会”暨《理化检验》创刊50年庆祝活动。会议将邀请有关院士和专家做专题报告，热忱欢迎新老作者与读者者跃投稿，积极参会。所征论文将以《理化检验》增刊形式发表，评选出的优秀论文予以奖励。 征文内容：1.理化测试的新技术、新方法、新标准和新仪器设备的介绍及应用；2.理化测试技术在新材料开发及研究、环境科学、生命科学、生物工程、食品卫生、商品检验中的应用； 3.理化测试在开发材料表面处理工艺、材料冷热加工工艺、研究材料改性技术以及先进制造技术方面的科技成果；4.理化测试技术对产品在役安全监控、寿命估算、可靠性评估等方面的的技成果；5.机械产品及其构件失效分析的最新思路、技术、方法及典型的失效分析案例介绍；6.理化实验室的管理及其在企业产品全面质量管理中的成功经验。7.其他与理化测试专业相关的论文；8.《理化检验》志庆内容：我与《理化检验》杂志结缘、相伴成长、发展的经历。 征文要求：已在国内科技期刊上公开发表或学术会议上交流过的论文，不在应征之列；论文必须符合《理化检验》杂志撰写格式的要求；论文须附英文题目、摘要、作者姓名和单位；截稿日期：2012年8月30日。 论文投稿：E-mail：hx@mat-test.com(化学)或 E-mail：pt@mat-test.com(物理)，主题注明为“50周年交流论文”. ( 联系方式：上海市邯郸路99号《理化检验验化学分册》编辑部或《理化检验验物理分册》编辑部，邮 编：200437；联系人：李莎莎(化学)，李玲(物理) ) China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http：//www.cnki.net