贵金属溶液

引言随着国内经济的快速发展，机动车辆的保有量迅速增加，机动车的废气污染导致环境空气质量的恶化，已经开始影响人们的身体健康，并引起了广泛的关注。为此为了减少机动车废气对环境空气的污染以满足日益严格的排放法规，加载车用催化转化器成为降低尾气污染物排放的一种有效措施。由于陶瓷载体生产成本低，容易制造成型，且具有抗冲击、抗压力、抗磨损、抗高温等优点，目前国内市场应用最广泛的主要以陶瓷为载体的催化转化器，但它的抗震性和热传导性差，而金属载体恰好可弥补这一缺点，安装金属载体催化转化器的机动车可快速起燃，能显著改善冷启动性能和废气排放。无论陶瓷载体还是金属载体的催化转化器，减少机动车废气排放的有效活性组分多采用贵金属元素，因而准确测定催化转化器的贵金属含量对于保证其催化性能满足国家法规具有重要的意义。目前，对于陶瓷载体的催化转化器中贵金属分析的相关研究较多，消解方法主要是酸溶法、碱熔融法、火试金法、湿法冶金等，分离富集方法包括共沉淀法、萃取法、离子交换法、吸附法、液膜法、生物吸附等，仪器分析方法有火焰原子吸收光谱法、但以电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）为主。对于金属载体的催化转化器中贵金属的检测研究很少，催化器生产企业多以间接的方法测量（测定金属载体经过涂层浆料后剩余浆料中贵金属含量的变化），对很少对金属载体催化化器中的贵金属含量进行直接测定。为此，本文对金属载体催化器中贵金属含量的直接测定进行了研究，通过碱熔融法对金属载体催化转化器不同溶解条件及碲共沉淀条件进行试验比较，用ICP-MS作为最后分析测定，选出最佳的试验条件。1 实验部分1.1 仪器及工作条件美国安捷伦科技有限公司生产的电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS 7500a型；马弗炉；美国Millipore公司生产的Milli-Q Academic超纯水系统；莱伯泰科EH45A plus型电加热板。ICP-MS7500a工作条件：入射功率1.38kw，工作气体为氩气（体积分数不小于99.9996%），冷却气流量15L/min，载气流量1.2L/min，辅助气流量0.0L/min，采样深度7.6，雾化室温度2℃，蠕动泵转速0.1rps，质谱扫描方式跳峰。1.2 试剂材料单元素标准储备溶液：Pt、Pd、Rh、In、Tl均为1000mg/L（国家有色金属及电子材料分析测试中心提供）。氯化亚锡溶液（1mol/L）：22.56g氯化亚锡溶于25mL盐酸，用水稀释到100mL。碲溶液（5g/L）：0.625g二氧化碲溶于20mL 盐酸，用水稀释到100mL。盐酸、硝酸为优级纯，氢氟酸、过氧化钠为分析纯，实验用水为去超纯水。1.3 实验方法1.3.1分析样品制备将金属载体（带有催化器外壳）放入烧杯中，加入盐酸与水体积比为1：1的盐酸，多次添加盐酸直至催化器内芯体全部溶解，然后进行负压抽滤溶解有样品的酸液，将滤饼和残渣收集在蒸发皿至于加热板上蒸干驱赶盐酸，再放入马弗炉中灰化。灰化样品放入研磨机中进行混合研磨，研磨后样品进行过筛（孔径75μm）,研磨后样品在200℃烘箱内烘约2h后置于干燥器中冷却备用。1.3.2样品碱熔融处理称取一定量过氧化钠（是样品称样量的5倍~20倍）均匀铺在刚玉坩埚底部，称取0.5g（精确至0.0001g）样品平铺在其上，将样品与过氧化钠混合，然后盖上坩埚盖放入马弗炉中，从室温升温至设定温度600℃-900℃并在设定温度保持10min-40min，碱熔融结束后，待马弗炉温度冷却至室温后取出坩埚。再将坩埚放入1000mL大烧杯中，倒入200mL盐酸与水体积比为1：3的盐酸，在加热板上加热至沸腾10min，取下冷却后洗出坩埚。1.3.3碲共沉淀加入一定量盐酸调节酸度（0mL-40mL），加入10mL 碲溶液到烧杯中，再加入5mL氯化亚锡溶液，放在加热板上微沸15min，再加入10mL 碲溶液和5mL 氯化亚锡溶液，煮沸一定时间（15min-60min）后，加入2mL氯化亚锡溶液看是否还有沉淀，如不再产生沉淀放置冷却，冷却后共沉淀颗粒变大。将共沉淀用溶剂过滤器过滤，用盐酸与水体积比为1：5盐酸洗涤沉淀及滤膜至无色。将沉淀和滤膜一起转入原烧杯中，加入王水10mL，加热溶解沉淀，冷却后将滤膜取出，将溶液倒入塑料瓶中定量待测。1.3.4空白试验和验证试验 随同样品作空白试验和同类型标准物质的验证试验。1.3.5测定方法依次测定标准溶液后，根据标准溶液系列浓度绘制成标准曲线。分别测定空白溶液和样品溶液，根据校准曲线测定样品中各元素的浓度，然后计算出样品中相应各元素的含量。1.4 正交试验设计以上进行的是单因素试验，得出的结果只是单个因素对回收率的影响，不能确定多个因素同时作用下哪个因素对回收率的影响最大。在上述单因素试验的基础上，选取过氧化钠加入量、熔融温度、加入盐酸体积、碲沉淀时间这四个因素进行正交试验。设计正交实验L9（34）见表1。表1 正交试验因素水平表Table 1 Factors