鋼研納克ICP光譜儀測定污泥中鋁、鈣、銅、鐵、鎂、鋅等元素
(鋼研納克檢測技術(shù)有限公司，北京 100081）
摘要：污泥中除了含有大量豐富的有機物及氮、磷等營養(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)將會造成更嚴重的二次污染。采用在鹽酸，硝酸，氫氟酸及雙氧水條件下對樣品進行微波消解，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)射光譜對污泥中鋁、鈣、銅、鐵、鎂、鋅等元素進行檢測。選擇合適的分析譜線，標(biāo)準曲線線性系數(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物及氮、磷等營養(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)將會造成更嚴重的二次污染。因此對污泥進行監(jiān)測尤為重要。
目前國內(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行測量，也出現(xiàn)了使用不同酸進行微波消解樣品使用原子吸收光譜法測定污泥中金屬元素。但傳統(tǒng)技術(shù)用酸多，金屬元素易揮發(fā)，耗時長且操作復(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測定。ICP-AES作為一種快速定量分析的手段，檢出限低，精密度好，動態(tài)范圍寬，分析速度快，可快速實現(xiàn)對污泥中鋁、鈣、銅、鐵、鎂、鋅等元素的檢測。
1 實驗部分
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（鋼研納克檢測技術(shù)有限公司）。
參數(shù)設(shè)置見表1
表1 儀器測定參數(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
曝光時間s 8
觀測方向 徑向
氬氣純度 >99.999%
鹽酸，ρ≈1.18 g/ml,優(yōu)級純，北京化工廠
硝酸，ρ≈1.42g/ml,優(yōu)級純，北京化工廠
高氯酸，ρ≈1.76g/ml,優(yōu)級純，北京化工廠
氫氟酸，優(yōu)級純。
雙氧水，優(yōu)級純。
1.2 樣品處理
稱取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過氧化氫，放入微波消解儀中進行消解，消解條件見表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硝酸溶解殘渣，冷卻后定容至100ml容量瓶中，搖勻。 若有不溶物，干過濾。
2 結(jié)果與討論
2.1 分析譜線的選擇
對于同一種元素， ICP-AES 可以有多條譜線進行檢測，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。進行光譜掃描后，根據(jù)樣品中各待測元素的含量及譜線的干擾情況，選其靈敏度適宜，譜線周圍背景低，且無其他元素明顯干擾的譜線作為元素的分析線。具體譜線見表2，選擇依據(jù)見圖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)準曲線與樣品譜圖
圖3 Cu標(biāo)準曲線與樣品譜圖
圖4 Fe標(biāo)準曲線與樣品譜圖
圖5 Mg標(biāo)準曲線與樣品譜圖
圖6 Zn標(biāo)準曲線與樣品譜圖
2.2 實際樣品的測定
2.2.1校準曲線
實際樣品按照本文方法進行分析，校準曲線線性相關(guān)系數(shù)等見表3，校準曲線如圖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校準曲線
圖8 Ca校準曲線
圖9 Cu校準曲線
圖10 Fe校準曲線
圖11 Mg校準曲線
圖12 Zn校準曲線
2.2.2 測定結(jié)果
實際樣品按照本文方法進行分析，其結(jié)果見表4。滿足客戶要求。
表4 實際樣品分析結(jié)果(mg/g)
樣品名稱 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方法測定污泥中鋁、鈣、銅、鐵、鎂、鋅，方法簡單，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。

無處遁形的水中鉛----氫化物發(fā)生-ICP-AES法測定飲用水中鉛
鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司
鉛會嚴重影響人體健康，過量的攝入會導(dǎo)致慢性中毒，造成人體肝、腎、大腦損傷，兒童鉛中毒更會導(dǎo)致發(fā)育遲緩，智力低下等。水為生命之源，飲用水中鉛含量超標(biāo)造成的危害更加嚴重。根據(jù)《GB 5749-2006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準》中規(guī)定，鉛元素的含量不得超過10 ng/mL。針對生活飲用水中的鉛元素測定，本文采用氫化物發(fā)生與電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀聯(lián)用的方法，測定生活飲用水中鉛含量。本方法檢出限為0.7 ng/mL，測定下限為2.3 ng/mL，適用于生活飲用水中鉛元素的檢測。
儀器配置
Plasma 2000 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀
觀測方式：軸向觀測
進樣系統(tǒng)：氫化物發(fā)生裝置
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
檢測器：大面積背照式CCD芯片，高紫外檢出效率，寬動態(tài)范圍
光源：高效固態(tài)射頻發(fā)生器，小體積高效率
Plasma 2000儀器檢測條件
觀測方向 霧化器流量
（L/min） 輔助氣流量
（L/min） 載氣流量
（L/min）
軸向 0.6 0.5 13.5
RF功率
（W） 曝光時間
（s） 進樣時間
（s） 氫化物發(fā)生器泵速
（rpm）
實驗樣品與檢測方法
取自不同取樣點的實際自來水樣，分別編號為Y1和Y2。
在一定PH范圍內(nèi)，鉛元素可與硼氫化鉀溶液反應(yīng)生成氣態(tài)的PbH4，通過載氣將PbH4帶入電感耦合等離子體光譜儀內(nèi)進行測試。
移取20mL自來水樣品，加入鹽酸，定容于25mL容量瓶中，搖勻待測。
分析譜線的選擇
選用靈敏度適宜，無其他元素明顯干擾的鉛220.353分析譜線。
鉛元素的譜線選擇
標(biāo)準曲線繪制
鉛標(biāo)準溶液（國家鋼鐵材料測試中心，1000μg/mL）配置溶液梯度，氫化物發(fā)生法繪制標(biāo)準曲線，線性相關(guān)系數(shù)大于0.999。
標(biāo)準曲線濃度（ng/mL）
元素名稱 S0 S1 S2 S3 S4
鉛元素氫化物發(fā)生標(biāo)準曲線
方法檢出限與測定下限
按樣品空白連續(xù)測定11次，以3倍的標(biāo)準偏差計算方法檢出限，10倍的標(biāo)準偏差計算方法測定下限。
鉛元素氫化物發(fā)生檢出限（ng/mL）
元素 檢出限 測定下限
Pb 0.7 2.3
測定結(jié)果
實際樣品分析結(jié)果（ng/mL）
樣品名稱 ICP-AES ICP-MS GB 5749-2006
Y1 （0.70）a 0.65 <10
Y2 （0.80）a 0.75 <10
備注a：括號內(nèi)為參考值，低于測定下限2.3 ng/ml。
加標(biāo)回收率
在實際樣品中加入約3倍于實際樣品鉛的含量，回收率為108%，滿足定量要求。
加標(biāo)回收率
樣品名稱 樣品含量
（ng/mL） 加入量
（ng/mL） 測量值
（ng/mL） 回收率
（%）
Y1 (0.7) a 2.5 3.4 108
備注a：括號內(nèi)為參考值
結(jié)論
本方法采用氫化物發(fā)生與plasma 2000電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀聯(lián)用的方法測定生活飲用水中的鉛元素，對2個實際飲用水樣進行檢測，均未檢出鉛元素超標(biāo)，方法檢出限及測定下限低于國家標(biāo)準要求，加標(biāo)回收率好，適用于生活飲用水中鉛元素的檢測。

鋼研納克Plasma 2000ICP光譜儀測定汽車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汽車尾氣催化轉(zhuǎn)化器中貴金屬鉑、銠、鈀的含量進行測定。優(yōu)化了測定的條件，調(diào)節(jié)觀測高度及載氣流量，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。該方法適用于車用催化劑中貴金屬元素鉑、銠、鈀的測定。
1.3樣品制備
由于汽車尾氣催化劑為多孔狀結(jié)構(gòu)，無法直接進行測定，因此需要將樣品破碎后進行小結(jié)處理。本實驗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。因此實驗過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)過實驗驗證及分析，微波消解法具有消解效果好，樣品處理簡單，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
對于同一種元素，ICP-AES Plasma2000有多條譜線可供選擇用于檢測，但是由于基體的影響和其他元素對待測元素可能產(chǎn)生的干擾，需要對推薦的譜線進行干擾考察和選擇。光譜掃描后，根據(jù)樣品中各待測元素的含量及譜線的干擾情況，選其靈敏度適宜、譜線周圍背景低且無其他元素明顯干擾的譜線作為待測元素的分析線。此外，譜線選擇時，應(yīng)盡量將背景位置定位于基線平坦且無小峰的位置，同時左右背景的平均值盡可能與譜峰背景強度一致。譜線選擇結(jié)果見表2。
結(jié)論
車用催化器是防止汽車尾氣污染大氣的重要防治手段之一。車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，價格昂貴，其在車用催化器中的含量決定著車用催化器的性能及生產(chǎn)成本，因此準確定量檢測其含量成為了車用催化器的重點之一。
本文采用納克公司生產(chǎn)的Plasma 2000 型全譜型掃描發(fā)射光譜儀測定車用催化劑中貴金屬元素鉑、銠、鈀等元素，討論了檢測樣品的制備，溶樣條件的選擇，分析譜線的測定，載氣流量的確定及加標(biāo)回收率的測定，并且與標(biāo)準樣品進行比對，結(jié)果準確可靠。本方法可一次性完成對多種元素的測定，適用于各級檢驗機構(gòu)進行多批次、多項目產(chǎn)品的元素檢測。

鋼研納克Plasma2000ICP光譜儀測定中低合金鋼中12種元素
關(guān)鍵詞：Plasma2000，ICP-OES，中低合金鋼，全譜瞬態(tài)直讀
引言
中低合金鋼是在碳鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素得到的一類結(jié)構(gòu)用鋼。低合金高強度鋼可以用較少的合金元素獲得高的綜合力學(xué)性能，以達到改善鋼的性能，滿足使用且成本低廉。中低合金鋼中合金元素的含量測定十分重要。本文采用鋼研納克Plasma2000型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（ICP-OES） 對中低合金鋼中的Si，Mn，P，Cr，Ni，Mo，V，Ti，Al、Cu、Co、Y等12種常見元素的含量進行了測定，標(biāo)準樣品測試結(jié)果吻合，效果滿意。
儀器特點
Plasma 2000 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司）是一種使用方便、操作簡單、測試快速的全譜ICP-OES分析儀，具有良好的分析精度和穩(wěn)定性。儀器特點如下：
? 高效固態(tài)射頻發(fā)生器，超高穩(wěn)定光源；
? 大面積背照式CCD芯片，寬動態(tài)范圍；
? 中階梯光柵與棱鏡交叉色散結(jié)構(gòu)，體積小巧；
? 多元素同時分析，全譜瞬態(tài)直讀。
樣品前處理
參考國標(biāo)GB/T 20125-2006《低合金鋼 多元素含量的測定 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》，準確稱取1.0000 g試樣，加入鹽酸、硝酸混合酸分解，如有不溶碳化物，加高氯酸冒煙，以混酸溶解鹽類，冷卻狀態(tài)下加入氫氟酸，試液稀釋至一定體積，干過濾。
樣品溶解圖解
儀器參數(shù)
儀器工作參數(shù) 設(shè)定值 儀器工作參數(shù) 設(shè)定值
射頻功率／W 1350 輔助氣流速／L·min-1 0.5
冷卻氣流速／L·min-1 13.5 蠕動泵轉(zhuǎn)速/rpm 20
載氣流速／L·min-1 0.5 進樣時間/s 25
標(biāo)準樣品
選用標(biāo)準樣品進行測試
標(biāo)樣編號 標(biāo)樣名稱
GBW(E)010026a 碳鋼35#
YSBC 11213-93 CrMnSiNiMo
YSB14134-2001 焊條鋼
BH 0640-1 45CrNiWV
YSBC11121-95 15鋼
典型元素譜線
標(biāo)樣 濃度% 計算濃度% 誤差
空白 0 -0.0016 0.0016
標(biāo)準1 0.01 0.0085 0.0015
標(biāo)準2 0.05 0.0492 0.0008
標(biāo)準3 0.1 0.1024 -0.0024
標(biāo)準4 0.5 0.5034 -0.0034
標(biāo)準5 1 0.9981 0.0019
標(biāo)樣 濃度% 計算濃% 誤差
空白 0 -0.0005 0.0005
標(biāo)準1 0.0010 0.0006 0.0004
標(biāo)準2 0.0050 0.0047 0.0003
標(biāo)準3 0.01 0.0100 0.0000
標(biāo)準4 0.05 0.0491 0.0009
標(biāo)準5 0.1 0.1017 -0.0017
標(biāo)準6 0.5 0.4998 0.0002
標(biāo)樣 濃度% 計算濃度% 誤差
空白 0 -0.0002 0.0002
標(biāo)準1 0.0010 0.0009 0.0001
標(biāo)準2 0.0050 0.0049 0.0001
標(biāo)準3 0.0100 0.0105 -0.0005
標(biāo)準4 0.0500 0.0499 0.0001
標(biāo)準5 0.1000 0.1047 0.0047
標(biāo)準6 0.5000 0.5036 0.0036
準確度及穩(wěn)定性
元素 Al Co Cr Cu Mn Mo Ni P Ti V Si
譜線 / nm 396.152 228.616 267.716 327.396 257.610，260.569 202.030 231.604 178.280
334.941 309.311,311.071 251.612
15鋼 認定值/% ---- ---- 0.026 0.028 0.317 ---- 0.017 0.0078 ---- ---- 0.054
Plasma2000測定值/% 0.156 0.0063 0.024
0.028
0.315 0.0005 0.0143 0.0069 0.0011 0.0006 0.054
RSD（n=11）/% 2.53 (SD) 0.0001 1.70 1.99 1.83 (SD) 0.0001 1.86 (SD) 0.0009 (SD) 0.00003 (SD) 0.00004 0.86
焊條鋼 認定值/% 0.015 ---- 0.009 0.043 1.38 0.038 0.355 0.0035 0.195 ---- 0.069
Plasma2000測定值/% 0.016
0.0074 0.0081 0.044
1.36 0.037
0.365 0.0029 0.196 0.0003 0.069
RSD（n=11）/% 2.32 (SD) 0.0001 1.79 1.49 1.94 1.40 1.40 (SD) 0.0009 1.60 (SD) 0.00004 1.00
CrMn 認定值/% ---- ---- 0.84 0.059 1.15 0.33 1.96 0.018 ---- 0.058 0.96
Plasma2000測定值/% 0.0235 0.114 0.840 0.057
1.13 0.32
1.98 0.016
0.0095 0.060
0.93
RSD（n=11）/% 1.82 1.73 1.87 1.79 1.51 1.82 0.92 1.41 1.92 1.43 1.87
45Cr 認定值/% ---- ---- 1.03 ---- 0.687 ---- 1.515 0.0248 ---- 0.146 0.47
Plasma2000測定值/% 0.114 0.0096 1.03 0.165 0.664
0.0166 1.510 0.0247 0.0030 0.149
0.467
RSD（n=11）/% 1.01 (SD) 0.0001 0.58 1.26 1.34 1.06 0.35 1.07 (SD) 0.00003 1.20 1.12
碳鋼 認定值/% ---- ---- 0.051±0.002 0.068±0.002 0.71±0.007 ---- 0.08±0.002 0.022±0.002 ---- ---- 0.242
Plasma2000測定值/% 0.0011 0.0096 0.053
0.0795 0.612
0.0130 0.077
0.021
0.0014 0.0031 0.237
RSD（n=11）/% (SD) 0.00001 (SD) 0.0001 1.07 1.43 1.20 2.22 0.99 2.76 (SD) 0.00003 (SD) 0.00004 0.72
方法檢出限
在選定工作條件下對標(biāo)準溶液系列的空白溶液連續(xù)測定11次，以3倍標(biāo)準偏差計算方法中各待測元素檢出限，以10倍標(biāo)準偏差計算方法中各待測元素的測定下限。
各元素的譜線和方法檢出限
元素 譜線/nm 方法檢出限/% 測定下限/%
Al 396.152 0.0002
0.0007
Co 228.616 0.0001
0.0004
Cr 267.716 0.0002
0.0007
Cu 327.396 0.00009
0.0003
Mn 260.569
0.0001
0.0003
Mo 202.030 0.0003
0.0010
Ni 231.604 0.0002
0.0007
P 178.280
0.0006
0.0025
Ti 334.941 0.00003
0.00008
V 309.311
0.00006 0.0002
Si 251.612 0.0004
0.0012
結(jié)論
參考標(biāo)準GBT 20125-2006，利用Plasma 2000電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀對中低合金鋼中Al、Co、Cr、Cu、Mn、Mo、Ni、P、Ti、V、Y、Si等12種元素進行測定，方法檢出限在0.00003%~0.0004%之間，檢測結(jié)果與標(biāo)樣認定值一致。該方法應(yīng)用范圍廣泛，對屑狀、絲狀等火花光譜無法檢測的樣品也能分析檢測。 Plasma 2000能夠快速、準確、可靠的測定中低合金鋼中的Al、Co、Cr、Cu、Mn、Mo、Ni、P、Ti、V、Y、Si等12種元素。
儀器優(yōu)點
1. 優(yōu)異的光學(xué)系統(tǒng)
2. 固態(tài)高效射頻發(fā)生器，體積更加小巧
3. 流程自動化，狀態(tài)監(jiān)控及自動保護
4. 科研級檢測器，極高的紫外量子化效率
5. 強大分析譜線
6. 信息直觀豐富
7. 多窗口多方法
8. 編輯功能強大
9. 智能譜圖標(biāo)定
10.智能干擾矯正