铝硼合金的分析 电感耦合等离子体发射光谱法测定元素含量

铝硼合金的分析：电感耦合等离子体发射光谱法测定元素含量 铝硼合金经碱溶后，加硝酸酸化处理，加内标元素消除物理因素的影响。标准曲线通过加入铝基体校正基体效应的干扰，用电感耦合等离子体发射光谱法对铝硼合金中硼、硅、铁进行了分析。方法检出限小于 0.015，测定结果的相对标准偏差均小于2%(n=11)，加标回收率在 98.75%-102.5%。 铝硼合金是一种铝加工中间合金，其中硅、铁的测定多采用分光光度法，硼的测定多采用酸碱滴定法，存在分析过程长、应用试剂种类多、不能同时测定等缺点。采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)对多元素进行快速测定是最佳的选择。 1.1试验部分： 1.1主要仪器与试剂 电感耦合等离子体光谱仪 过氧化氢(30%)；氢氧化钠溶液(200g/L)：优级纯试剂配制。 硝酸(1.19)，优级纯；硝酸(1+1)，优级纯。 氩气(>99.99%)；高纯铝：纯度大于99.999%。 铝基体溶液的制备(5.00mg/mL)：：称取 5.000g 经酸洗过的铝置于1000mL 聚四氟乙烯烧杯中，盖上表皿，分次加入总量为 200ml 的氢氧化钠溶液，待剧烈反应停止后，缓慢加热至完全溶解，然后加入数滴过氧化氢，煮沸数分钟，分解过量的过氧化氢，缓慢加入500mL硝酸(1+1)酸化，冷却，将溶液移入1000mL 的容量瓶中，用水稀释到刻度，摇匀。储存于塑料瓶中。 硝酸溶液(每ml 含忆 0.1mg)：称取 0.4308g六水硝酸忆溶于水中，定容1000ml。 硅标准贮备溶液(0.2mg/mL)：准确称取0.4279g 预先在1000℃灼烧至恒重的二氧化硅(优级纯或基准)于铂埚中，加入4g碳酸钠混匀，覆盖1g碳酸钠，盖上铂表皿，与马弗炉中950℃熔融10分钟，取出，冷却。用温水溶解熔块，移入聚乙烯杯中，移入1000mL 容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL 含0.2mg硅(贮存于聚乙烯瓶中)。 铁标准贮备溶液(0.2mg/mL)：称取1.4505g硫酸亚铁铵[(NH)Fe(SO4)2·6H0]于 100mL烧杯中，加入少量水和20mL 盐酸(3.2)，待溶解后，将溶液移入1000mL 容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀，此溶液1mL 含0.2mg铁 硼标准贮备溶液(2.5mg/mL)：准确称取14.2993已于真空干燥器中干燥过的硼酸(优级纯)，于 400ml的烧杯中，盖上表皿，加入300mL水，微热使其完全溶解，冷却，将溶液转移入1000 mL 容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。此溶液 1mL 含 2.5mg硼。 1.2仪器工作参数 等离子体气体流量：15升/分；辅助气气体流量：0.20升/分 雾化器气体流量：0.80升/分；等离子体功率：1300瓦 观测距离：：15.0 等离子体观测方向：径向 表1：元素分析线及积分时间 元素 分析线/nm 积分时间(S) Si 249.722 8-10 Fe 251.614 8-10 B 336.121 4-5 Y 371.029 4-5 1.3实验方法 称取0.2500g铝硼合金于250ml 聚四氟乙烯烧杯中，加氢氧化钠10ml，加入少许水，待剧烈反应停止后，分次加入2—5ml过氧化氢，缓慢加热至试料溶解，煮沸分解过量的过氧化氢，冷却。用适量水将上述溶液稀释至约100ml，一边搅拌一边加入50ml硝酸(1+1)，加热使之完全溶解(无黑色杂质)。若有二氧化锰沉淀时(锰含量高时)，加少许亚硫酸钠进行还原，冷却，将溶液移入 500ml容量瓶中，冷却，加入10.00ml硝酸忆溶液，以水稀释至刻度，混匀。此为试验溶液。随同做试剂空白，待测。 1.4校准曲线的绘制 基体匹配是校正基体干扰的有效方法，铝基体溶液的配制与样品处理方法一致。在 500ml的容量瓶中各加入50.0ml 铝基体溶液及 10.00ml硝酸溶液，分别加入0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00ml硅、铁、硼的标准溶液，用水稀释至刻度混匀。 2.结果与讨论 2.1仪器工作参数的优化 美国PE公司的仪器不仅提供了各分析元素的谱线库、参考灵敏度、BEC、谱线强度、还提供了各分析线的干扰元素及干扰强度，对每个元素选择2-3条谱线进行试验，保留无干扰且信号强度合适的谱线作为分析析线。 在 ICP 信号采集中，等离子体观测方向为轴向时，虽强度大，但背景干扰也大；而等离子体观测方向为径向时，干扰小，信号稳定。通过实验，采取径向观测方式，三个元素的强度适中，故优先选择径向观测。 2.2氢氧化钠用量影响 ICP 中尽量减少对钠离子的引入，是为了避免进样中心氧化铝管的堵塞及对石英炬管的腐蚀，但铝硼合金中的硼有酸溶硼及酸不溶硼，且铝合金中硅与铝很少以化合物形式存在，而而以单质硅的形式存在，实验证明，用酸不能完全溶解铝硼合金，不溶杂质需用铂金埚用碳酸钠熔融才能把样品分解完全，操作繁琐，。实验了用强碱加双氧水助溶，碱溶解过程尽量加最少量的水，效果较好，且氢氧化钠大于8毫升能溶解完全，本试验采用10毫升。 2.3硝酸用量影响 HNO3、HC1、HClO4、H2SO4、H3P04 均使谱线强度减小，并依次硝酸到磷酸顺序加剧，铝硼合金经碱溶后用硝酸酸化效果较好，加入量为50毫升硝酸(1+1)。 2.4内标加入量试验 试液表面张力不同，粘度也不同，结果导致样品提升量的不同引起的雾化效率不一致，若不加内标元素，同一溶液连续测量，硼、硅、铁含量变化较大，精密度差，不能满足测量要求，但加了硝酸酸做内标元素后，内标元素校正物理干扰的影响，同一溶液连续测量多次，精密度好，能满足测量要求。试验证明 1-10mg/l 亿能能消除物理干扰，本方法采用 2mg/1。 2.5样品精密度试验(无标准样品，从大块产品的不同点位钻取样品，混合均匀)的11次测定，结果列 入表2 表2：样品精密度试验 序号 B(%) Fe (%) Si (%) 1 2.996 0.2964 0.2804 2 3.027 0.2940 0.2799 3 3.023 0.2942 0.2803 4 3.060 0.2907 0.2829 5 3.010 0.3026 0.2830 6 3.006 0.2888 0.2770 7 3.063 0.2927 0.2824 8 3.002 0.2923 0.2840 9 3.057 0.2938 0.2825 10 3.041 0.2926 0.2824 11 3.013 0.2920 0.2772 平均值 3.027 0.294 0.281 标准偏差 0.0244 0.0036 0.0024 相对标准偏差 0.8071 1.2150 0.8383 重复性 0.0691 0.0101 0.0067 2.6方法准确度试验 按实验方法操作测定铝硼合金中硅、铁、硼，同其它经典方法比较，结果见表3 表3：：不同方法测定结果比较 样品编 号 本法测定值 其它方法测定值(%) B Si% Fe% B(容量法) Si(分光光度法) Fe(分光光度法) 1 3.12 0.076 0.219 3.10 0.073 0.219 2 3.05 0.104 0.555 3.06 0.108 0.565 3 2.85 0.054 0.168 2.80 0.055 0.171 4 2.72 0.054 0.165 2.76 0.052 0.164 5 4.18 0.074 0.257 4.13 0.074 0.252 本法测定结果与其它方法结果一致，方法快速准确，可用于企业常规分析。 2.7回收率试验 由于国内没有含硼较高的标准样品，以铝合金标准样品为基体，在样品中加入硼标准溶液3.00ml， 硅、铁标准溶液各1.00ml进行回收率试验，回收率在98.75%-102.5%之间，测定结果见表4 表4：回收率试验(n=3) 元素 标样值(%) 加标量(%) 测定总量(%) 回收率(%) B 0 3.00 3.027 100.9 Fe 0.304 0.08 0.386 102.5 Si 0.288 0.08 0.367 98.75 PerkinElmer， Inc. 大中华区总部 地址：上海张江高高园区李冰路67弄4号 ( 邮 编 ：20 1203 ) 电话： (021)38769510 传真： (021)387 91316 www.perkinelmer.com.cn PerkinElmer ( 要获取全球办事处的完整列表，请访问 http：// www.perkinelmer.com.cn/AboutUs/ContactUs/ContactUs ) ( ◎2 009 Perki n Elme r， Inc . 保 留 所有权利。 Pe rki n Elmer 徽 标 和 外 观设计是P erki n Elmer的注册 商 标。 文中提及 的 其它 非 Pe r k i n Elm e r及其 子 公司所 有 的其它 商标 均为其各 自 所 有 者的 财 产 。 ) ( PerkinEl mer保留随时更 改 此 文 档的权利，恕 不 另行 通 知 。对于编辑、 图 片 或排 版错误概不 承 担 任 何 责 任。 ) AA_CN