低钛磷铁中磷检测方案(ICP-AES)

PerkinElmerFor the BetterPerkinElmer80 周年用户论文集 PerkinElmerPerkinElmer80 周年用户论文集For the Better 电感耦合等离子体原子发射光谱法测定低钛磷铁中的磷、钛、铝 姜玉领郭进京赵慧 中原内配集团股份有限公司河南焦作454750 摘要：使用王水溶解物料，在硝酸环境下，使用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定低钛磷铁中的磷、钛、铝三种元素，各元素的相关系数r均大于0.9995，方法中各元素的检出限在 1.2ug/g-3.5pg/g，按照实验方法测定磷铁中磷、钛、铝结果的相对标准偏差在 0.59%-2.5%之间，各元素的回收率在98%-105%之间。按照实验方法测定样品中的磷，铝，钛，测定值与分光光度法测定结果相吻合。 关键字：低钛磷铁、电感耦合等离子体原子发射光谱法，磷、钛、铝 低钛磷铁在钢铁中主要用作合金剂和脱氧剂，可以增加机械零件的耐磨性和抗腐蚀性，同时由于钛含量偏低可以改善零件的切削性能，控制零件中的铝可以减少铸造缺陷的产生，因此测定其中的磷、铝、钛显得非常有必要。低钛磷铁中磷的测定方法一般常见的是磷钼酸铵沉淀-酸碱滴定法[4，9]、磷酸铵镁沉淀重量法[4、磷钒钼黄差示光度法4等，钛的分析方法一般使用二安替比啉甲烷法2，铝的分析方法有抗坏血酸还原铬天青S光度法4和EDTA-Zn掩蔽铬天青S 光度法[4。用 ICP 检测磷铁中磷、锰、硅等元素有报道[1，3，7，8，10]，但同时检测磷铝钛三种元素不多见。本文着重从溶样方法上改进，建立了用王水溶样来研究了使用电感耦合等离子体原子发射光谱法，同时检测低钛磷铁中的磷、钛、铝等元素，该方法具有线性范围宽，检出限低，准确度高，基体效应小，干扰少等优点，能够快速检测多种元素的特点。本文中使用此方法测定低钛磷铁中的磷、钛、铝，其精密度和准度均能符合要求。 实验部分 1.1 试剂 王水1+3：1份硝酸+3份盐酸；硝酸1+1；铁基空白溶液：!：1.000g/L；磷标准溶液1.000g/L： 称取 4.2635g 优级纯磷酸氢二铵，溶于少量水中移入1L容量瓶中，水稀释至刻 度摇匀；钛标准溶液 0.100g/L： 称取0.1000g 金属钛于250ml烧杯中，加(1+1)盐酸溶液使之溶解，冷却后定量转入1000ml容量瓶中并用(1+1)的盐酸溶液稀释至刻度；铝标准溶液0.100g/L：称取金属铝0.1000g 于250ml聚四氟乙烯烧杯中，加5ml氢氧化钠溶液(10%)，加热使其溶解， 以(1+1)盐酸中和并过量 10ml，冷却，定量移入1000ml容量瓶中，以水稀释至刻度. 试验用水为二次净化水，电导率 0.04us/m；氩气纯度不小于 99.999% 1.2仪器及工作条件 Optima 8000 电感耦合等离子体原子发射光谱仪(美国 PerkinElmer公司)，采用CCD 检测器。等离子体功率1300W， 等离子体气流量 10L/min， 辅助气流量 0.2L/min，雾化器气流量 0.55L/min，观测距离15.0mm，载气压力 0.2MPa，积分时间30秒，重复次数3次。 1.3试验方法 1.3.1样品处理： 准确称取0.1g试样，准至0.0001g，置于100ml烧杯中，加入20ml王水，加热溶解，蒸至近干，冷却，加少许水和10ml(1+1)硝酸，溶解盐类，冷却至室温，移入100ml容量瓶中，同时做空白实验。 1.3.2标准溶液系列的配制 分别吸取 10ml铁基标液，再加入不同体积的磷、铝、钛标准溶液，制备标准溶液系列，加入一定量的硝酸，保持标准溶液系列的酸度与试样溶液的酸度基本一致。标准溶液系列中各元素质量浓度相当于样品中各元素的质量分数，见表1 表1标准溶液系列中各元素的质量分数 Table 1 Mass fraction of each component in the Standard solution series 0/% 元素 空白 标准1 标准2 标准3 标准4 标准5 P 5.00 10.00 20.00 25.00 30.00 Al 0.10 0.30 0.50 1.00 1.50 Ti 0.10 0.20 0.30 0.50 1.00 2 结果与讨论 2.1样品处理 样品在溶解过程中，加入溶解性较强的王水，建立了用王水溶样，分析低钛磷铁中磷钛和铝的电感耦合等离子体原子发射光谱法，为了消除氮化物的影响，采用蒸干法。 2.2分析谱线 通过选择大量待测元素的灵敏线和次灵敏线，使用上述方法进行试验，依据试验结果选取 P213.618nm、A1394.940nm、Ti334.940nm作为分析谱线。以上分析谱线同时具备灵敏度高，试验结果(绝对强度)重复性好，各谱线两侧 0.030nm范围内没有基体元素的波峰出现。 2.3基体效应的削除 基体效应是指溶液中高浓度基体元素对分析信号的抑制或增强效应。为了考察铁对待测元素的影响，按上述方法我们分别测定了加基体溶液和不加基体溶液的对比测定，测定结果表明基体元素铁影响待测元素的光强，为了消除基体效应，在标准溶液中加入一定量铁基体匹配标准溶液来消除基体效应。 2.4标准曲线及检出限 按照仪器设定的工作条件对表1中标准系列溶液进行测定，以待测元素的质量分数为横坐标，发射强度为纵坐标，绘制工作曲线。实验所得的线性范围、线性回归方程、相关系数见表2。在同样条件下对标准系列空白溶液连续测定10次，以3倍标准偏差计算方法中的各元素的检测限，见表2 表2线性关系及检出限 Table 2 Linear equation and correlation coefficient of lead and detection limit 元素 线性回归方程 相关系数 检出限 ug/g P213.617 v=518.8x+1155.2 0.99954 3.5 Ti 334.940 v=393300x+52842.6 0.99987 1.2 A1394.401 v=30801x+3025.1 0.99982 1.5 2.5方法精密度 按实验方法测定一组样品中磷、钛、铝，平行测定6次，并进行加标回收试验，测定结果及相对标准偏差(RSD)和回收率见表3 表3磷铁中磷、钛、铝的测定结果及回收试验 Table 3 Results ofP，Ti，Al in phosphorus iron and recovery test 元 测定值(o/%) 平均值 RSD(n=6)% 加标量 测得总量 回收率 素 (0/%) (o/%) (o/%) (%) P 25.99，26.12，26.32 26.05 0.59 1.00 27.10 105.00 25.92， 26.11，25.85 Ti 0.432，0.422，0.435， 0.423，0.428，0.426 0.428 1.09 0.100 0.527 99.00 Al 0.0438，0.0475， 0.0475 2.44 0.100 0.1455 98.00 0.0465 0.0472， 0.0470，0.050 由表数据可知：磷、铝、钛测定值的 RSD 均小于5.0%。证明试验方法精密度良好，可满足测定要求。 3样品分析 按照实验方法我们对低钛磷铁合金中磷、铝、钛进行测定，并将结果与分光光度法进行对比，结果见表4，由表4可见两种方法的测定值基本一致。 表4方法对比试验结果 Table 4 Test results of mothod comparison 0/% 元素 实验方法测定值 分光光度法测定值 P 24.56 25.45 Al 0.0452 0.0448 Ti 0.534 0.540 由以上数据可知：本试验测定结果与分光光度法检测结果符合。 ( 参考文献： ) ( [1]吴邦友，ICP-AES 测定磷铁中主含量元素和杂质，光谱实验室，1996(3)，45-48。 WU B a ng-you，ICP-AES Determination of Major element and Impurities in Forrophosphorus，Chinese Journalof Spectroscopy Laboratory，1996(3)，45-48. ) [2]杜建民、李存根二胺替比啉甲烷显色法测定磷铁中钛，冶金分析，1999(5)，54-55 ( DU Jian-min，LI Cun-gen，For than Diamine M oiety Methane Method Determination of Titanium in Phospphorous iron，Metallurgiccal Analysis，1999(5)，54-55. ) ( [3]张春兰、闻向东、张惠中微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定磷铁中硅锰钛，冶金及材料 分析测试学术报告会，2010。 ) ( [4]王海舟，铁合金分析，北京，科学出版社，2003，346-368。 ) [5]何晋浙， ICP-AES 法在元素分析测试中的应用技术，浙江大学学报，2006，34(1)， 539-541 ( HE Jin-zhe，ICP-AES Method in Element Analysis of the Application of the T e st，Journal of Zhejiang University，2006，54Z(1)，539-541. ) ( [6]李浩杰，关迪峰， 莫 蔓，等 . 磷铁中磷硅钛测定方法的研究，检验检疫科学，200515(Z1)，29-33。 ) LI Hao-jie，GUAN Di-feng，Mo Man，ect.Detimination amaethod in P，Ti，Al OF Ferro-phosphorus forresearch，Inspection and Quaranting Science，201515(Z1)，29-33. 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