鋼研納克Plasma 2000ICP光譜儀測(cè)定汽車(chē)尾氣催化劑中貴金屬含量
摘要：采用電感耦合等離子體光譜法對(duì)汽車(chē)尾氣催化轉(zhuǎn)化器中貴金屬鉑、銠、鈀的含量進(jìn)行測(cè)定。優(yōu)化了測(cè)定的條件，調(diào)節(jié)觀測(cè)高度及載氣流量，使得載氣流量為0.46L/min。加標(biāo)回收率表明該方法的加標(biāo)回收率在94%-98%之間。該方法適用于車(chē)用催化劑中貴金屬元素鉑、銠、鈀的測(cè)定。
1.3樣品制備
由于汽車(chē)尾氣催化劑為多孔狀結(jié)構(gòu)，無(wú)法直接進(jìn)行測(cè)定，因此需要將樣品破碎后進(jìn)行小結(jié)處理。本實(shí)驗(yàn)中首先將催化劑完全破碎，粉末球磨成200目以下的粉末，而后使用四分法進(jìn)行取樣，樣品待處理。圖1是制備前的樣品。圖2為制備后的樣品。
2 結(jié)果與討論
2.1 樣品溶解條件的選擇與確定
車(chē)用陶瓷催化劑的載體為堇青石，其化學(xué)成分為2MgO2·Al2O3·5SiO2，其中也可能包括一些其他雜質(zhì)元素，基體較為復(fù)雜，溶解困難。因此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用多種方法溶解樣品，即加熱板消解法，酸溶回渣法及微波消解法，終經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及分析，微波消解法具有消解效果好，樣品處理簡(jiǎn)單，速度快，因此選擇微波消解法作為消解方法。
2.2 分析譜線的選擇
對(duì)于同一種元素，ICP-AES Plasma2000有多條譜線可供選擇用于檢測(cè)，但是由于基體的影響和其他元素對(duì)待測(cè)元素可能產(chǎn)生的干擾，需要對(duì)推薦的譜線進(jìn)行干擾考察和選擇。光譜掃描后，根據(jù)樣品中各待測(cè)元素的含量及譜線的干擾情況，選其靈敏度適宜、譜線周?chē)尘暗颓覠o(wú)其他元素明顯干擾的譜線作為待測(cè)元素的分析線。此外，譜線選擇時(shí)，應(yīng)盡量將背景位置定位于基線平坦且無(wú)小峰的位置，同時(shí)左右背景的平均值盡可能與譜峰背景強(qiáng)度一致。譜線選擇結(jié)果見(jiàn)表2。
結(jié)論
車(chē)用催化器是防止汽車(chē)尾氣污染大氣的重要防治手段之一。車(chē)用催化器中的催化活性組分為鉑、銠、鈀。而鉑、銠、鈀作為貴金屬，價(jià)格昂貴，其在車(chē)用催化器中的含量決定著車(chē)用催化器的性能及生產(chǎn)成本，因此準(zhǔn)確定量檢測(cè)其含量成為了車(chē)用催化器的重點(diǎn)之一。
本文采用納克公司生產(chǎn)的Plasma 2000 型全譜型掃描發(fā)射光譜儀測(cè)定車(chē)用催化劑中貴金屬元素鉑、銠、鈀等元素，討論了檢測(cè)樣品的制備，溶樣條件的選擇，分析譜線的測(cè)定，載氣流量的確定及加標(biāo)回收率的測(cè)定，并且與標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。本方法可一次性完成對(duì)多種元素的測(cè)定，適用于各級(jí)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行多批次、多項(xiàng)目產(chǎn)品的元素檢測(cè)。

鋼研納克ICP光譜儀測(cè)定污泥中鋁、鈣、銅、鐵、鎂、鋅等元素
(鋼研納克檢測(cè)技術(shù)有限公司，北京 100081）
摘要：污泥中除了含有大量豐富的有機(jī)物及氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素之外，還含有很多難以降解的有金屬元素。如果處理不當(dāng)將會(huì)造成更嚴(yán)重的二次污染。采用在鹽酸，硝酸，氫氟酸及雙氧水條件下對(duì)樣品進(jìn)行微波消解，而后高氯酸冒煙處理樣品的方式，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜對(duì)污泥中鋁、鈣、銅、鐵、鎂、鋅等元素進(jìn)行檢測(cè)。選擇合適的分析譜線，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性系數(shù)大于0.9999。
關(guān)鍵詞：
隨著城市污水處理量的不斷提高，其處理過(guò)程中污泥的總量也在不斷的增加。污泥中在含有大量豐富的有機(jī)物及氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素之外，還含有很多難以降解的有毒重金屬元素。如果處理不當(dāng)將會(huì)造成更嚴(yán)重的二次污染。因此對(duì)污泥進(jìn)行監(jiān)測(cè)尤為重要。
目前國(guó)內(nèi)外多采用傳統(tǒng)干法或者濕法樣品消解技術(shù)并以原子吸收光譜法進(jìn)行測(cè)量，也出現(xiàn)了使用不同酸進(jìn)行微波消解樣品使用原子吸收光譜法測(cè)定污泥中金屬元素。但傳統(tǒng)技術(shù)用酸多，金屬元素易揮發(fā)，耗時(shí)長(zhǎng)且操作復(fù)雜，采用原子吸收光譜法易產(chǎn)生基體干擾且不能多元素同時(shí)測(cè)定。ICP-AES作為一種快速定量分析的手段，檢出限低，精密度好，動(dòng)態(tài)范圍寬，分析速度快，可快速實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥中鋁、鈣、銅、鐵、鎂、鋅等元素的檢測(cè)。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 儀器參數(shù)及試劑
Plasma 2000 全譜型電感耦合等離子體光譜儀（鋼研納克檢測(cè)技術(shù)有限公司）。
參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表1
表1 儀器測(cè)定參數(shù)
工作條件 參數(shù)
等離子體流量L/min 15
輔助氣流量L/min 0.5
載氣流量L/min 0.7
射頻功率W 1250
曝光時(shí)間s 8
觀測(cè)方向 徑向
氬氣純度 >99.999%
鹽酸，ρ≈1.18 g/ml,優(yōu)級(jí)純，北京化工廠
硝酸，ρ≈1.42g/ml,優(yōu)級(jí)純，北京化工廠
高氯酸，ρ≈1.76g/ml,優(yōu)級(jí)純，北京化工廠
氫氟酸，優(yōu)級(jí)純。
雙氧水，優(yōu)級(jí)純。
1.2 樣品處理
稱(chēng)取0.1 g樣品，放置于微波消解罐中，加入6ml硝酸，2ml鹽酸，3ml氫氟酸，1ml過(guò)氧化氫，放入微波消解儀中進(jìn)行消解，消解條件見(jiàn)表1。冷卻后取出，使用少量水將樣品轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯燒杯中，加入3ml高氯酸，冒煙至近干，取下冷卻燒杯，加入5ml硝酸溶解殘?jiān)?，冷卻后定容至100ml容量瓶中，搖勻。 若有不溶物，干過(guò)濾。
2 結(jié)果與討論
2.1 分析譜線的選擇
對(duì)于同一種元素， ICP-AES 可以有多條譜線進(jìn)行檢測(cè)，但是由于基體和其他元素的干擾，并不是所有的譜線都適用。進(jìn)行光譜掃描后，根據(jù)樣品中各待測(cè)元素的含量及譜線的干擾情況，選其靈敏度適宜，譜線周?chē)尘暗?，且無(wú)其他元素明顯干擾的譜線作為元素的分析線。具體譜線見(jiàn)表2，選擇依據(jù)見(jiàn)圖1-圖6.
表2 譜線選擇
元素 Al Ca Cu Fe Mg Zn
譜線 308.215 317.933 327.396 259.940 285.213 213.856
圖1 Al308.21譜線與樣品譜圖
圖2 Ca標(biāo)準(zhǔn)曲線與樣品譜圖
圖3 Cu標(biāo)準(zhǔn)曲線與樣品譜圖
圖4 Fe標(biāo)準(zhǔn)曲線與樣品譜圖
圖5 Mg標(biāo)準(zhǔn)曲線與樣品譜圖
圖6 Zn標(biāo)準(zhǔn)曲線與樣品譜圖
2.2 實(shí)際樣品的測(cè)定
2.2.1校準(zhǔn)曲線
實(shí)際樣品按照本文方法進(jìn)行分析，校準(zhǔn)曲線線性相關(guān)系數(shù)等見(jiàn)表3，校準(zhǔn)曲線如圖7-圖12.
表3 各元素的線性回歸方程及線性范圍
元素 線性范圍/(?g/ml) 線性回歸方程 相關(guān)系數(shù)
Al 10-50 y= 1429+x+229.95 0.9999
Ca 5-20 y= 3983x+788 0.9999
Cu 0.5-1.5 y= 6575x-83 0.9999
Fe 5-30 y= 3352.6x+24 0.9999
Mg 2-6 y= 17822.97x+9513 0.9999
0.5-3 y= 3263.33x+35 0.9999
圖7 Al校準(zhǔn)曲線
圖8 Ca校準(zhǔn)曲線
圖9 Cu校準(zhǔn)曲線
圖10 Fe校準(zhǔn)曲線
圖11 Mg校準(zhǔn)曲線
圖12 Zn校準(zhǔn)曲線
2.2.2 測(cè)定結(jié)果
實(shí)際樣品按照本文方法進(jìn)行分析，其結(jié)果見(jiàn)表4。滿足客戶要求。
表4 實(shí)際樣品分析結(jié)果(mg/g)
樣品名稱(chēng) ICP-AES 客戶結(jié)果
Al 68.02 68.07
Ca 17.52 17.31
Cu 1.583 1.604
Fe 35.57 35.75
Mg 5.821 5.861
Zn 2.442 2.342
3 結(jié)論
本方法ICP-AES方法測(cè)定污泥中鋁、鈣、銅、鐵、鎂、鋅，方法簡(jiǎn)單，選用了合適的譜線，其線性相關(guān)系數(shù)大于0.9999，適用于污泥中鋁、鈣、銅、鐵、鎂、鋅元素的檢測(cè)。

鋼研納克ICP光譜儀測(cè)定污水中砷、鎘、鉻、銅、鎳、鉛、鋅
水是人類(lèi)賴(lài)以生存的自然資源，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市生活用水與工業(yè)用水量的增加，產(chǎn)生的污水會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，因此對(duì)污水排放的監(jiān)測(cè)尤為重要。本文采用ICP-OES法對(duì)污水中As，Cd，Cr，Cu，Ni，Pb，Zn進(jìn)行測(cè)定。
使用儀器：鋼研納克檢測(cè)技術(shù)股份有限公司 Plasma 2000 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀
圖1 Plasma 2000 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀
儀器特點(diǎn)：
觀測(cè)方式：徑向觀測(cè)
光源：高效固態(tài)射頻發(fā)生器，小體積高效率
分光系統(tǒng)：中階梯光柵與棱鏡交叉色散結(jié)構(gòu)，全譜瞬態(tài)直讀
檢測(cè)器：大面積背照式CCD芯片，高紫外檢出效率，寬動(dòng)態(tài)范圍
表1 Plasma 2000工作條件
載氣流量（L/min） 輔助氣流量（L/min） 冷卻氣流量（L/min）
0.6 0.5 13.5
RF功率（W） 曝光時(shí)間（s） 蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速（rpm）
1250 8 20
實(shí)驗(yàn)方法
分取一定量污水樣品，加入5ml硝酸，加熱15min，定容至25ml容量瓶待測(cè)。
分析譜線的選擇
表2 Plasma 2000譜線選擇
元素 As Cd Cr Cu
譜線（nm） 197.262 214.438 267.716 327.396
元素 Ni Pb Zn
譜線（nm） 341.476 220.353 202.548
標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制
As，Cd，Cr，Cu，Ni，Pb，Zn標(biāo)準(zhǔn)溶液（國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心，1000μg/mL）
配制曲線濃度如表3 ，線性相關(guān)系數(shù)大于0.999。
表3 標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度（μg/mL）
元素名稱(chēng) S0 S1 S2 S3 S4 S5
As 0 0.5 1 5 10 20
Cd 0 0.5 1 5 10 20
Cr 0 0.5 1 5 10 20
Cu 0 0.5 1 5 10 20
Ni 0 0.5 1 5 10 20
Pb 0 0.5 1 5 10 20
Zn 0 0.5 1 5 10 20
方法檢出限
表 4方法檢出限（μg/mL）
元素 As Cd Cr Cu
檢出限 0.0320 0.0018 0.0039 0.0030
元素 Ni Pb Zn
檢出限 0.0039 0.0285 0.0018
測(cè)定結(jié)果及加標(biāo)回收率
在實(shí)際樣品中加入被測(cè)元素，其加標(biāo)回收率為91.7%-106.6%之間。
表 5 樣品分析結(jié)果（μg/mL）
元素 樣品測(cè)定值 加入量 加標(biāo)測(cè)定值 加標(biāo)回收率 GB8978-1996
As 0.487 1 1.460 97.3 <0.5
Cd 0.0532 0.1 0.149 95.8 <0.1
Cr 1.257 2 3.365 105.4 <1.5
Cu 0.795 1 1.712 91.7 <2.0
Ni 0.465 1 1.456 99.1 <1.0
Pb 0.512 1 1.561 104.9 <1.0
Zn 0.199 0.5 0.732 106.6 <5.0
結(jié)論
本方法采用Plasma 2000電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測(cè)定污水中的As，Cd，Cr，Cu，Ni，Pb，Zn，方法檢出限為0.0018μg/mL-0.0320μg/mL之間，加標(biāo)回收率介于91.7%-106.6%之間，方法可靠，適用于污水中的As，Cd，Cr，Cu，Ni，Pb，Zn等元素的檢測(cè)。

ICP-AES法測(cè)定高碳鉻鐵渣中的硅、鋁、鈣、鉻、鎂
（鋼研納克檢測(cè)技術(shù)有限公司）
摘要 通過(guò)控制堿熔的過(guò)程和酸化的酸度及爐溫防止硅變成二氧化硅析出，利用納克生產(chǎn)的Plasma1000成功測(cè)定了高碳鉻鐵渣中的硅、鋁、鈣、鉻、鎂, 此方法的測(cè)定結(jié)果與化學(xué)方法的測(cè)定結(jié)果基本一致，偏差分別為0.22（Al2O3）、0.03（CaO）、0.48（MgO）、SiO2（0.56）、0.01（Cr2O3）；方法的重現(xiàn)性較好，8次平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為：0.77%（Al2O3）、3.57%（CaO）、 0.28%（MgO）、0.52%（SiO2）、1.83%（Cr2O3）。
關(guān)鍵詞 ICP-AES；高碳鉻鐵渣；重現(xiàn)性
高碳鉻鐵渣中硅的測(cè)定傳統(tǒng)方法一般都采用化學(xué)法，常用的高氯酸脫水重量法，該法準(zhǔn)確度高，但方法繁瑣、耗時(shí)。ICP-AES法測(cè)定硅的含量由于硅在前處理過(guò)程中容易變成二氧化硅析出，從而使硅的測(cè)定結(jié)果偏低，因此，至今為止，還沒(méi)有相關(guān)的ICP-AES法測(cè)定高含量硅的方法報(bào)道。爐渣中硅的含量一般很高，只能用堿熔才能溶解完全，堿熔后加酸煮清的過(guò)程中，很容易析出固體二氧化硅從而使測(cè)定結(jié)果偏低。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)客戶的要求，通過(guò)控制堿熔的過(guò)程和酸化的酸度及爐溫，從而防止硅變成二氧化硅析出，采用納克生產(chǎn)的Plasma1000成功測(cè)定了高碳鉻鐵渣中的硅、鋁、鈣、鉻、鎂。
1. 實(shí)驗(yàn)
1.1 儀器及參數(shù)
Plasma 1000 型順序掃描發(fā)射光譜儀(納克) , Czermy-Turner光學(xué)系統(tǒng), 焦矩: 1000 mm，光柵有效面積110×110，光柵刻線: 3600 條/mm, 倒線色散率和分辨率: 0.22 nm/mm，0. 0066 nm，入射狹縫20 μm，出射狹縫20 μm。高頻電源: 頻率27. 12 MHz、入射功率1. 15 kW。工作氣體: 氬氣純度> 99. 95%，冷卻氣15 L/min、等離子氣1. 2 L/min、載氣0.5 L/min，沖洗氣3. 5 L/min，觀察高度15.0 mm。
1.2 試劑及標(biāo)準(zhǔn)溶液
過(guò)氧化鈉：分析純；鹽酸：優(yōu)級(jí)純。單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液均為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)溶液，其中Si標(biāo)準(zhǔn)溶液為500 μg/mL，其余均為1 mg/mL。本實(shí)驗(yàn)所用水為去離子水。
1.3 試樣處理
準(zhǔn)確稱(chēng)取0.1000 g試樣，放入底層鋪有1.0 g過(guò)氧化鈉的鎳坩堝中，攪拌均勻，再在上面覆蓋0.5 g過(guò)氧化鈉，首先在電熱爐上將樣品加熱至軟化后放入400 ℃的馬弗爐中加熱30 min，取出后即刻放入900 ℃馬弗爐中熔融10 min，取出，稍冷。加入1.0 g過(guò)氧化鈉，再于800 ℃馬弗爐中熔融5 min。熔融后的坩堝清洗干凈外壁后置于500 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入150 mL熱水浸取出坩堝后，再加入1+1的鹽酸50 mL，于250 ℃電熱板上加熱至溶液澄清，冷卻后于250 mL塑料容量瓶定容。隨同試樣帶試樣空白。
1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的配置
標(biāo)準(zhǔn)曲線的配置：對(duì)于Si、Mg元素，用水標(biāo)和加過(guò)氧化鈉的曲線，測(cè)試結(jié)果一樣；對(duì)于Al、Ca、Cr，要求在六個(gè)塑料容量瓶中，加入與待測(cè)樣同重量的鎂打底，加酸溶解后加入過(guò)氧化鈉1.0 g，鹽酸（1+3）40 mL，電熱爐上煮至無(wú)氣泡后，再轉(zhuǎn)移到100 mL容量瓶中，根據(jù)需要加入標(biāo)液配置標(biāo)準(zhǔn)曲線。其中Al標(biāo)準(zhǔn)溶液的加入量分別為：0、1、2、3、4、5 mL，Ca、Cr標(biāo)準(zhǔn)溶液的加入量分別為0、0.25、1.0、2.0、3.0、5.0 mL，Si標(biāo)準(zhǔn)溶液的加入量為0、1、3、5、7、9 mL，Mg標(biāo)準(zhǔn)溶液的加入量分別為0、1、3、6、9、12 mL。
2. 結(jié)果與討論
2.1過(guò)氧化鈉的用量
過(guò)氧化鈉的用量太多，會(huì)堵塞儀器，用量太少，則又會(huì)導(dǎo)致樣品溶解不完全。本實(shí)驗(yàn)分別實(shí)驗(yàn)了1.5、2.0、2.5、3.0 g熔劑，結(jié)果見(jiàn)表2。結(jié)果表明，選用1.5 g時(shí)，樣品基本溶解完全，但是浸取時(shí)不是很好浸取，硅容易偏低。后選定2.5 g熔劑作為終的實(shí)驗(yàn)熔劑用量。
表2 熔劑量的選擇
熔劑用量/g 1.5 2.0 2.5 3.0g
含量w/% Al2O3 16.12 16.20 16.18 16.19
CaO 1.87 1.92 1.91 1.92
MgO 42.31 42.58 42.61 42.78
SiO2 32.28 35.19 35.60 35.64
Cr2O3 2.18 2.15 2.14 2.21
2.2 熔樣條件
過(guò)氧化鈉熔樣一般在800～850 ℃、15 min條件下就能熔解完全，但存在不太好浸取的缺點(diǎn)。如果分兩次（即先加1.5 g熔劑，900 ℃熔融10 min，再加1.0 g熔劑，800 ℃熔融5 min）熔樣，則很好浸取，二氧化硅也易析出。另外，在溶液煮清的過(guò)程中，溫度不能太高，太高硅容易偏低，太低則不容易煮清，因此建議在250 ℃左右的電熱板上加熱，保證受熱較為均勻；此外，浸取的酸不能直接加入濃鹽酸，加1:1的鹽酸，以免二氧化硅析出。
2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的配置
對(duì)于硅和鎂元素，標(biāo)準(zhǔn)曲線中加入與樣品同等濃度的過(guò)氧化鈉測(cè)定的結(jié)果與不加過(guò)氧化鈉測(cè)定的結(jié)果基本一致，而對(duì)于含量稍低的Al2O3、CaO、Cr2O3水標(biāo)測(cè)出的結(jié)果偏高，要求加入同等量的過(guò)氧化鈉和鎂。
2.4. 測(cè)定結(jié)果
檢測(cè)結(jié)果及與化學(xué)方法的對(duì)照見(jiàn)下表1。由表1 可知，此方法的測(cè)定結(jié)果與客戶提供的化學(xué)方法的測(cè)定結(jié)果基本一致，偏差分別為0.22（Al2O3）、0.03（CaO）、0.48（MgO）、SiO2（0.56）、0.01（Cr2O3），在客戶允許的范圍內(nèi)；方法的精密度比較好，8次平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為：0.77%（Al2O3）、3.57%（CaO）、 0.28%（MgO）、0.52%（SiO2）、1.83%（Cr2O3）。
表1 各元素測(cè)定結(jié)果
方法 含量，w/%
Al2O3 CaO MgO SiO2 Cr2O3
本法 1 16.35 1.94 42.42 35.25 2.19
2 16.39 1.90 42.49 35.18 2.18
3 16.52 1.90 42.49 35.30 2.19
4 16.12 1.75 42.63 35.09 2.16
5 16.50 1.79 43.25 35.25 2.19
6 16.45 1.92 42.56 35.23 2.21
7 16.37 1.90 41.81 35.65 2.27
8 16.45 1.89 42.57 35.52 2.13
標(biāo)準(zhǔn)偏差(w/%) 0.126 0.0667 0.121 0.185 0.040
相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差/% 0.77 3.57 0.28 0.52 1.83
平均值 16.39 1.87 42.58 35.31 2.19
化學(xué)法 16.17 1.84 42.10 35.87 2.18
3 結(jié)論
ICP-AES法測(cè)定高碳鉻鐵渣中的Al2O3、CaO、Cr2O3、SiO2、MgO的方法準(zhǔn)確度高、精密度好，解決了客戶用化學(xué)法測(cè)定此類(lèi)樣品方法繁瑣、耗時(shí)的缺陷。