高纯锌中锑检测方案(ICP-AES)

PerkinElmerFor the BetterPerkinElmer80周年用户论文集 PerkinElmer80 周年用户论文集 高纯锌中锑的 ICP-AES 法测定干扰探讨 王韵珂1.2.3，龙萍1.2.3*，吴鉴1.2.3，张文丽123 (1.省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，云南昆明6500932.云南省有色金属真空冶金重点实验室，云南昆明650093 3.真空冶金国家工程实验室，云南昆明650093) 摘要： Optima 8000 电感耦合等离子体原子发射光谱仪谱线库推荐的前三条锑谱线为206.836nm、217.582nm 和 231.146nm， 其中206.836nm 相对灵敏度最高、检出限最低。本文针对 ICP-AES 法测定高纯锌中的痕量锑，结合背景等效浓度(BEC)、检出限、相对灵敏度、信噪比等选用了上述三条锑谱线为分析线，探讨了高纯锌基体对痕量锑测定的光谱干扰问题。实验表明：用标准加入法分析样品并计算加标回收率时虽然三条谱线的回收率在95%~103%之间，但不同谱线样品测定结果存在较大差异； ICP-AES 法在锑谱线 217.582nm 和231.14nm 下的测定结果和 GD-MS 法、ICP-MS 法、 AAS 法的测定结果具有一致性；三条谱线下分别测定锑校准空白和锌标准溶液(1mgmL)，发现锌基体在 206.836nm 处产生了峰的完全重叠干扰，导致锑测定结果偏高。因此高纯锌中痕量锑的测定拟选择次灵敏度分析谱线217.582nm和231.146nm。 关键词： ICP-AES法；锑；高纯锌；光谱干扰 An Interference Research on the Determination of Antimony inHigh Purity Zine by ICP-AES WANG Yun-ke23， LONG Ping123*， WU Jian 1.2.3，， ZHANG Wen-li1，2，3 (1. State Key Laboratory of Complex Nonferrous Metal Resources Clear Utilization，Kunming650093， Yunnan， China 2. Key Laboratory for Nonferrous Vacuum Metallurgy of Yunnan Province， Kunming 650093， Yunnan. China 3. National Engineering Laboratory for Vacuum Metallurgy， Kunming University ofScience and Technology， Kunming 650093， Yunnan，China) Abstract： The model of instrument of Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES) isOptima 8000， the first three antimony lines were recommended by the spectral library are 206.836nm， 217.582nmand 231.146nm， in which the spectral line of 206.836nm has the highest relative sensitivity， the lowest detectionlimit. In this paper， combine with background equivalent concentration (BEC)， detection limit， relative sensitivity，signal-to-noise ratio etc. the three antimony lines were selected as the analytical lines for the determination of traceantimony in high purity zinc by ICP-AES to discuss the problem of spectral interference of high purity zinc matrixfor determination of trace antimony. The results showed that the recoveries of the three lines were between 95%and 104% when the samples were analyzed by standard addition method and the recoveries were calculated.However， there were significant differences in the results of the samples at different lines； Under the 217.582nmand 231.14nm of antimony spectrum lines， the determination results of ICP-AES are consistent with thoseobtained by GD-MS， ICP-MS and AAS； The antimony calibration blank and zinc standard solution (1 mg mL)were measured under the three lines. It was found that the zinc matrix produced complete overlap interference at206.836nm， resulting in a high content of the antimony. Therefore， 217.582nm and 231.146nm as the secondarysensitivity analysis lines of antimony should be selected for the determination of trace antimony in high-purity zinc. Keywords： ICP-AES； antimony； high purity zinc； spectral interference 引言 高纯锌因有较好的机械性能和耐蚀性能，，可以加工成板材、箔材、线材等形式而被广泛应用于印刷、机械、化工、电池、仪表等行业，可配制合金、做合金元素等。但其中金属锑的含量严重影响其计价和材料的性能及使用寿命。因此对高纯锌中锑元素含量的监控尤为重要2。 目前对于高纯锌中锑含量的测定常用孔雀绿-苯萃取分光光度法、氢化物发生-原子荧光光谱法、氢化物发生-原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法、氢化物发生-X射线荧 光谱法及电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES) 13-9]。其中 ICP-AES 法与其他方法相比具有光源激发温度高、灵敏度高、基体干扰小、分析速度快、线性范围宽等优点，已广泛应用于锌中杂质元素的分析测定。陈涛等人110.采用基体匹配与背景扣除法消除基体对待测元素的光谱干扰，直接测定锌锭中的铝、铁、锑的含量。于媛君等人采用 ICP-AES法直接测定锌及锌锭中锑等杂质元素，确定了待测元素合适的背景校正和最佳谱线。卜二军等人121用 ICP-AES 法直接测定锌锭中锑等五种杂质元素，分析了在测定过程中不确定度的主要来源，并对测定过程中的标准溶液配制、曲线拟合、重复性测量等环节存在的误差进行分析。但关于高纯锌中锑的 ICP-AES 法测定干扰探讨未见报道。由于锌是富线元素，光谱分析时相互之间时常存在着谱线部分重叠和完全重叠干扰，因此，必须通过选择较理想的分析线，或采用高分辨率的仪器，来减少光谱干扰。本文通过采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES) 测定高纯锌中的锑含量，观察锑在不同的谱线下的响应情况，并用多种分析方法做对照，研究探讨不同谱线下锑的干扰情况。 1实验部分 1.1仪器及试剂 电感耦合等离子体原子发射光谱仪，型号为 Optima 8000(美国珀金埃尔默公司)； 锑国家标准贮备溶液(夜铁研究总院分析测试研究所，浓度为1000ug mL)； 锌国家标准贮备溶液(钢铁研究总院分析测试研究所，浓度为 1000ug mL)； 盐酸、硝酸均为优级纯； 实验用水均为去离子水； 高纯锌(4N-5N)样品来自昆明鼎邦科技公司。 1.2仪器工作条件 进行仪器工作条件优化试验，最终选定仪器工作条件为等离子体气流量：：15L min； 雾化器流量：0.55Lmin；辅助气流量：0.2Lmin；泵提取量：：： 1.5mLmin；功率：：1.3KW：观测高度： 11.0mm；等离子体观测方向：轴向；重复次数：2次。 1.3试验方法 称取1.000g样品(精确至 0.0001 g)于4个100mL烧杯中，用少量去离子水湿润，加入15mL 硝酸溶液(1+1)于电炉上加热溶解试样，待试样溶解完全，取下冷却后转移至100mL 容量瓶中。采用标准加入法，克服基体干扰，在测定样品中，加入被测元素，制作工作曲线。配制浓度为 100pg mL的锑标准溶液，在试样中分别加入 0.00ml、0.25ml、0.50ml和1.00ml 的 100ug mL"的锑标准溶液，用去离子水定容并摇匀，相对应的锑标准系列浓度分别为 0.00 mg L、0.25mgL’、0.50mg L'和1.00mgL. 2结果与讨论 2.1不同谱线样品测定及加标回收实验 在光谱仪最佳工作条件下，方法选择加入法，依次测定校准空白，加入物1，加入物2，加入物3。通过查阅仪器软件中的光谱谱线库，初选出锑元素的数条灵敏线。比较各谱线的灵敏度及光谱干扰情况后，选择干扰小、背景低、信噪比高的三条谱线(206.839nm、217.582nm 和 231.146nm)作分析谱线。以浓度对应发射强度进行线性回归，可得到谱线的相关系数，如图1所示。测定试样并计算回收率，如表1所示。 图1三条锑谱线的校准曲线 表1样品加标回收实验结果 Sb元素谱线 样品加标后 Sb 样品中 Sb 加标回收率/% Sb标准加入量/ (mgL) 波长 测定值(mgL ) 测定值/(mgL) nm 0.25 0.937 103.2 206.836 0.5 1.179 0.679 100.0 1 1.679 100.0 0.25 0.263 100.4 217.582 0.5 0.505 0.012 98.6 1 1.041 102.9 0.25 0.253 0.015 95.2 231.146 0.5 0.502 97.4 1 1.04 102.5 从图1和表1看出：三条谱线的相关系数都大于0.999，样品测定结果的加标回收率在95~104%之间，说明加标试验效果好，但在 206.836 nm 这条谱线下， Sb 元素含量测定值和其他两条谱线相差约五十倍，说明在206.836 nm 这条谱线下测定高纯Zn 中 Sb 时可能存在干扰问题。 2.2 ICP-AES法与其它测定方法的测定结果比较 为了考察 Sb 含量测定结果的准确性，本文采用辉光放电质谱法(GD-MS)、火焰原子吸收法(AAS)及电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对试样进行测定并将结果进行对比，见表2。 表2四种分析方法测定样品结果 方法 测定结果(ug/g) ICP-MS 1.3 GD-MS 2.0 ICP-AES(206.836nm) 67.9 ICP-AES(217.582nm) 1.2 ICP-AES(231.14nm) 1.5 AAS法(标准加入法或 未检出 标准曲线法) 对比上述 GD-MS、ICP-MS等4种分析方法测定结果可知， ICP-AES 法在 Sb 谱线217.582nm 和231.14nm 下的测定结果和 GD-MS 法、ICP-MS 法、AAS 法的测定结果具有一致性， 而ICP-AES 法在谱线 206.836nm 下的测定结果存在疑问。 2.3对锑元素谱线 206.836nm 的干扰探究 标准加入法中加标浓度为 1ug mL的试样的谱图如图2所示。 图2谱线217.582nm、231.14nm 和206.836nm 相对应的谱图 由图2可知，在谱线217.582nm和231.14nm 处的峰形比较好。在206.836nm处产生了复杂的斜坡背景(在谱线 206.836nm、217.582nm 和231.14nm 处测定校准空白时，背景都是平坦的)。查看仪器软件中的光谱谱线库，并没有发现有谱线重叠的干扰，只发现在波长206.836nm 周围存在状态为Ⅱ的三条锌发射谱线：206.423nm、206.424nm、206.361nm， 但锑谱线 206.836nm 的积分上下限和观察上下限为：206.931nm和206.741nm，期间不包含这三条锌的发射谱线。为探究是否是锌基体对测定锑有影响，在 Sb元素不同分析谱线下测定锑校准空白和锌标准溶液(1mgmL)，考察其强度变化，结果如表3所示。从表3中看出，在谱线 206.839nm下的测定强度较空白溶液有明显的升高，增加量约为45%；217.582nm和 231.146nm下的测定强度基本不变。由此证明，锌基体在谱线 206.839nm处测锑存在严重的干扰。分析原因，由于谱线库是有限的，虽然在谱线库中锌谱线 206.423nm、206.424nm、206.361nm不干扰测定，但实际上在谱线206.839nm 处是存在一条光谱干扰线的，可能是产生的光谱完全重叠导致的干扰。 表3不同 Sb 波长下Zn 基体干扰实验 锑元素谱线波长 Sb标校准空白 1mg mL Zn标液 强度增加量 nm /CPS /CPS 206.836 511.6 740.8 44.8 217.582 985.3 1008.3 2.3 231.146 2815.1 2834.1 0.7 3结论 分析谱线的选择对于样品分析结果的准确性和精确性具有重要影响，本文研究表明采用ICP-AES法测定高纯锌中的锑含量时，在206.836nm谱线处高纯锌基体对痕量锑测定产生了复杂的斜坡背景及严重的光谱干扰。谱线206.836nm相对于217.582nm 和231.146nm 虽然相对灵敏度最高，测量的检出限最低，但信噪比最低，且对于锌基体的干扰尽管不能在谱线库里看到干扰谱线，但实际上在 206.836nm处产生了峰的完全叠加，导致测定结果偏高。因此高纯锌中痕量锑的测定拟选择次灵敏度分析谱线：217.582nm和231.146nm。 ( 参考文献： ) ( [1]梁爱国，邓永存.锑元素对镀锌板镀层组织结构的影只[J].河北冶金 ， 2011，(02)：29-31.[2]鞍钢钢铁研究所， 沈阳钢铁研究所编.实用冶金分析-方法与基础[M].辽宁科学出版社，1900，425-429. ) ( [3]陈殿耿，李华昌，孙龄高等.氢化物发生-原子荧光光谱法测定高纯锌中砷、锑、铋[J].分析试验 室，2006，25(8)：38-41. ) ( [4]吴琨.蒸气发生-原子荧光光谱法测定纯锌中铅、锡、镉、锑[C].光谱仪器与分析.2006：124-129. ) ( [5]张明浩，周春山.氢化物发生--原子吸收光谱法快速 测 定锌电解液中痕量锑[J].分析试验室，2000，19(5)： 12-14. ) ( [6] Jing-jing GE， Jie LIU. 电感耦合等离子体质谱法测定高纯锌中7种痕量元素[ J] .冶金分析， 36(9)：37-41 ) ( [7]邱林友，赵尔燕.氢化物发生-XRFA法测定高纯锌中痕量锑[].仪器仪表与分析监测，1992(3)：32-32. ) ( [8]齐荣，滕璇，闫冬霞，等 . 氢化物发生-原子荧光光谱法测定镀锌钢板镀层中痕量锑[J ] .冶金分析，2012， 32(10)： 78-81. ) ( [9] GB/T 12689.12—2004 锌及锌合金化学分析方法. ) ( [10]陈涛，刘鸿兵，曾海梅. 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