铅中杂质元素检测方案(ICP-AES)

实验部分 技 术 文 档 ICP-Optical Emission Spectroscopy 作者： Aaron Hineman Ken Neubauer PerkinElmer， Inc. Shelton， CT， USA 摘要 虽然铅(Pb)对活生物体具 有高毒性，已逐渐淘汰出各 种产品，但仍广泛用于许多 领域，尤其是铅酸蓄电池、合金、辐射屏蔽、建筑行业、弹药，以及工业管道和装载腐蚀性物质的容器。通过不同使用方式，铅的所需等级/纯度有所不同，因此铅以各种纯度要求生产。伦敦金属交易所发布了多种不同铅的规格。本文的重点是利用珀金埃尔默 Avio@ICP-OES 分析不同纯度的铅。 样品 所有分析在1% Pb溶液中进行，以模拟纯 Pb消解液(介质为5%硝酸(v/v)。为了检查准确性，按“标准铅要求”中规定的浓度下，使用标准加入法将用5%硝酸配制成50， 100和200 ppb标样加入1%Pb溶液。仪器上使用“添加方法一样品截距”作为校准计算方法来克服等离子体中的基体效应。 仪器 使用 Avio 500 ICP-OES 进行测试，所有分析测试使用表1中的参数和表2中的波长。标准进样系统配置和参数用于所有分析。炬管位置设置为-4。在考虑考气成本时， Avio500的同步双向观测功能和低氩消耗(总共9升/分钟)可大大节省成本。 结果与讨论 伦敦金属交易所列出了几种不同铅的规格。本文重点关注BS EN 12659：1999(铅和铅合金)99.97 %和 GB/T469-2005(铅锭)99.985%，如表3所示。 为了评估在这些浓度下仪器进行精确测量的能力，根据100倍稀释(即分析前稀释100倍的纯铅)的浓度将含待测元素混合标准溶液以表4中的浓度掺入1% Pb溶液中。图1显示，表3中所示的四种不同规格标样的所有元素的回收率都在±10%以内，从而证明了该方法的准确性。由于 Pb 对 Sn 和Zn 的光谱干扰，将多谱拟合(MSF)模型应用于这些元素，消除了干扰的影响，从而得到准确的结果。 表 1. Avio ICP-OES 仪器参数和条件 参数 规格型号/值 雾化器 Meinhard@K-1 雾化室 玻璃挡板雾化室 RF功率 1500 W 中心管 2.0mm陶瓷中心管 等离子体气 8 L/min 辅助气 0.2 L/min 雾化气 0.6 L/min 炬管位置 -4 进样量 1ml/min 进样泵管 ：黑/黑(0.76mm内径) 内标泵管 绿/橙(0.38mm内径) 排液管 红/红(1.14mm内径) 重复测定 3次 观测方式 轴向 表2.元素和波长 元素 波长 (nm) Ag 243.778 As 193.696 Bi 223.061 Cd 214.440 Cu 327.393 Fe 259.939 Ni 221.648 Sb 231.146 Sn 189.927 Zn 206.200 Sc (int std) 361.383 表3.铅中各元素浓度 BS EN 12659：1999(铅和铅合金) GB/T 469-2005(铅锭) 99.97% 99.985% 99.97% 99.985% 元素 含量 (wt%) 含量 (wt%) 含量 (wt%) 含量 (wt%) Ag 0.005 0.0025 0.005 0.0025 As 0.001 0.0005 0.001 0.0005 Bi 0.03 0.015 0.03 0.015 Cd 0.001 0.0002 0.001 0.0002 Cu 0.003 0.001 0.003 0.001 Fe --- - 0.002 0.001 Ni 0.001 0.0005 0.001 0.0005 Sb 0.001 0.0005 0.001 0.0008 Sn 0.001 0.0005 0.001 0.0005 Zn 0.0005 0.0002 0.0005 0.0004 表4.加入元素的浓度 元素 加标水平(mg/L) Ag 0.25，0.5 As 0.05，0.1 Bi 1.5，3 Cd 0.02，0.1 Cu 0.1，0.3 Fe 0.1，0.2 Ni 0.05，0.1 Sb 0.05，0.08，0.1 Sn 0.05，0.1 Zn 0.02，0.04，0.05 图1.1%Pb 溶液中测得的99.97 %与 99.98 %纯铅的回收率 为了确定在1%Pb溶液中测量更低浓度的能力，待测元素以 20 ug/L加入1% Pb 溶液(相当于 0.0002wt %)。该浓度等于或低于99.990%和99.994%的Pb，如表5所示。回收率如图2所示，证明了使用现有方法能准确测量这些较低浓度的元素。 表5.99.990%与99.994%纯的结果 元素 BS EN 铅和铅合金： GB/T铅锭： 99.990% 99.994% Ag 0.0015 0.0008 As 0.0005 0.0008 Bi 0.0100 0.004 Cd 0.0002 --- Cu 0.0005 0.001 Fe 0.0005 Ni 0.0002 Sb 0.0005 0.0008 Sn 0.0005 0.0005 Zn 0.0002 0.0004 图2.1%铅溶液中加入0.020 mg/L标液的回收率 通过在 1% Pb 溶液中 Sc 内标的6小时连续分析中内标信号来评估方法的稳定性。结果见图3， 可见 Sc 信号6小时内波动小于3%，证明了该方法的稳定性。 图3.1%铅溶液中内标 Sc 6 小时的稳定性 结论 本文展示了 Avio ICP-OES 能够分析伦敦金属交易所规定的纯度范围为99.97 %至99.994纯铅(1%铅溶液模拟)。尽管高基体浓度会导致少数元素的光谱干扰，但是可以通过使用MSF 来克服干扰，从而满足测试需要。Avio 很容易测量铅中痕量元素，以符合伦敦金属交易所的要求。 ( 1 . “Special Contract Rules for Standard Lead"， The London M etalExchange. ) ( 2. ‘ “Multicomponent S p ectral Fitting”， Technical N ote， PerkinElmer， 2017. ) 耗材/试剂 Component Part Number Sample Uptake Tubing， Black/Black N0777043 (flared) (0.76 mm id)， PVC 09908587 (non-flared) Drain Tubing， Red/Red (1.14 mm id)， PVC 09908585 Internal Standard Tubing， Orange/Green (0.38 mm id)， PVC N0773111 (flared) Antimony Standard， 1000 mg/L N9300207 (125 mL)N9300101 (500 mL) N9300180 (125mL) Arsenic Standard， 1000 mg/L N9300102 ( (500mL) N9303761(125mL) Bismuth Standard， 1000 mg/L N9300105( (500mL) Cadmium Standard， 1000 mg/L N9300176 (125mL)N9300107 (500 mL) N9300183(125mL) Copper Standard， 1000 mg/L N9300114 (500 mL) Component Part Number N9303771(125mL) Iron Standard， 1000 mg/L N9300126 (500 mL) N9300177 (125mL) Nickel Standard， 1000 mg/L N9300136 (500 mL) N9303798 (125 mL) Scandium Standard， 1000 mg/L N9300148 (500 mL) N9300171 (125mL) Silver Standard， 1000 mg/L N9300151 (500 mL) N9303801 (125mL) Tin Standard， 1000 mg/L N9300161 (500mL) Zinc Standard， 1000 mg/L N9300178 (125mL) N9300168(500mL) B0193233 (15mL) Autosampler Tubes B0193234 (50 mL) 珀金埃尔默企业管理(上海)有限公司 地址：上海张江高科技园区张衡路1670号邮编：201203电话：021-60645888传真：021-60645999www.perkinelmer.com.cn 欲获悉全球办事处的完整清单，请登录 www.perkinelmer.com/ContactUs 版权所有C2020珀金埃尔默公司。保留所有权力。PerkinElmer是矣尔埃尔默公司的注册商标。所有其他商标属于相应所有者的财产。 013475 CHN PKI 虽然铅（Pb）对活生物体具 有高毒性，已逐渐淘汰出各 种产品，但仍广泛用于许多领域，尤其是铅酸蓄电池、合金、辐射屏蔽、建筑行业、弹药，以及工业管道和装载腐蚀性物质的容器。通过不同使用方式，铅的所需等级/纯度有所不同，因此铅以各种纯度要求生产。伦敦金属交易所发布了多种不同铅的规格。本文的重点是利用珀金埃尔默 Avio® ICP-OES 分析不同纯度的铅。