鋼研納克Plasma1000 ICP光譜儀測定車用耐火材料中鐵、鈦、鋯元素的含量
(1. 鋼鐵研究總院, 北京 100081；2. 鋼研納克檢測技術(shù)有限公司,北京 100081)
摘要： 采用電感耦合等離子體光譜法對耐火材料中的礬土中鐵、鈦元素進(jìn)行測定及含鉻磚中鋯含量的測定。采用酸溶回渣進(jìn)行樣品前處理，并對樣品進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，其加標(biāo)回收率在97%-104%之間，且標(biāo)準(zhǔn)曲線線性系數(shù)在0.999之上。
關(guān)鍵詞：ICP-AES; 耐火材料；礬土；含鉻磚
目前耐火材料的測定大多采用容量法和分光光度法，在分析過程中需要嚴(yán)格控制溶液的各項(xiàng)條件，操作復(fù)雜，繁瑣，而采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法不僅可以多元素同時測定，同時具有靈敏度高，干擾少等優(yōu)點(diǎn)。本次采用電感耦合等離子體光譜法對耐火材料中的礬土中鐵、鈦元素進(jìn)行測定及含鉻磚中鋯含量的測定，速度快，并取得了很好效果。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1. 儀器及參數(shù)
Plasma1000單道掃描電感耦合等離子體光譜儀（鋼研納克檢測技術(shù)有限公司）；
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；
Zr、Fe、Ti的標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度均為1000 μg/ml，國家鋼鐵材料測試中心；
硼酸，分析純；
碳酸鈉，分析純；
碳酸鋰，分析純；
四硼酸鋰，分析純
所用溶液用水均為二次去離子水。
1.2 ICP-AES儀器工作條件
高純氬（純度≥99.999%），光柵為3600條/mm。
參數(shù)設(shè)置：功率1.15 Kw,冷卻氣流量18.0 L/min，輔助氣流量0.8 L/min,載氣流量0.2 L/min,蠕動泵泵速20 rpm,觀測高度距功率圈上方12 mm，同軸玻璃氣動霧化器，進(jìn)口旋轉(zhuǎn)霧室，三層同軸石英炬管，中心管2.0 mm。
1.3 樣品處理
1.3.1 含鉻磚的測定
稱取1g硼酸碳酸鈉混合試劑于鉑金坩堝中，稱取試樣0.05g于硼酸碳酸鈉上，而后樣品上在覆蓋1g硼酸碳酸鈉試劑，放入馬弗爐中灼燒，先緩慢升溫至800℃，于800℃保持20分鐘，而后升溫至1050℃，保持1h。取出冷卻，放入1:1的鹽酸中溶出樣品，而后定容至100ml塑料容量瓶中。加入1ml氫氟酸。定容，搖勻待測。
1.3.2 礬土的測定
稱取2g碳酸鋰-無水四硼酸鋰混合試劑于鉑金坩堝中，稱取試樣0.2g于碳酸鋰：無水四硼酸上，而后樣品上在覆蓋2g碳酸鋰-無水四硼酸試劑，放入馬弗爐中灼燒，先緩慢升溫至800℃，于800℃保持20分鐘，而后升溫至1100℃，保持0.5h。取出冷卻，放入1:1的鹽酸與氫氟酸溶出樣品，而后定容至100ml塑料容量瓶中。定容，搖勻。分取10ml到100ml容量瓶中，定容，搖勻待測。
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(jìn)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(jìn)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，結(jié)果見表1。
表1 各元素分析線(nm)
元素 Zr Fe Ti
波長 343.823 259.940 307.211
在進(jìn)行譜線選擇時，需要注意背景及干擾情況，選擇盡量將背景位置定在盡可能平坦的位置，注意要無小峰，同時左右背景的平均值盡可能與譜峰背景強(qiáng)度一致。
2.2 實(shí)際樣品的測定
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)如表2
表2 實(shí)際樣品校準(zhǔn)曲線線性相關(guān)系數(shù)
元素 Zr Fe Ti
相關(guān)系數(shù) 0.9993 0.9995 0.9996
在校準(zhǔn)曲線配置時，由于在樣品基本為高鹽樣品的混合溶液，所以并必須進(jìn)行基體匹配。需在標(biāo)準(zhǔn)曲線中加入相應(yīng)量的鹽以配備樣品中的鹽度。含鉻磚需加入鉻元素作為基體打底。
2.2.2 測定結(jié)果
稀土水溶液實(shí)際樣品按照本文方法進(jìn)行分析，其配分結(jié)果見表3.
表3 實(shí)際樣品分析配分結(jié)果（%）
樣品名稱 Zr Fe Ti
含鉻磚 1.592 - -
礬土 - 1.781 2.635
2.2.3 加標(biāo)回收率結(jié)果
表4 各元素加標(biāo)回收率（%）
分析元素 加入量
% 實(shí)際值
% 檢出量
% 回收率
%
Zr 1.5 1.59 3.05 97%
Fe 1.5 1.78 3.34 104%
Ti 3 2.63 5.58 98%
3 結(jié)論
本方法使用堿融處理樣品, ICP- AES法測定耐火材料含鉻磚中的鋯元素，礬土中的鐵與鈦元素。具有樣品前處理簡便、有效待測元素?fù)p失較少、分析精密度高及分析速度快等有點(diǎn)。此方法快速、簡便、準(zhǔn)確, 適用于耐火材料含鉻磚中的鋯元素，礬土中的鐵與鈦元素的含量的測定。

鋼研納克Plasma 2000ICP光譜儀測定土壤中無機(jī)污染物--全國土壤污染狀況詳查實(shí)驗(yàn)室
2016年5月31日印發(fā)了《土壤污染防治行動計(jì)劃》（簡稱《土十條》），對今后一個時期我國土壤污染防治工作做出了全面戰(zhàn)略部署。根據(jù)該計(jì)劃，土壤詳查計(jì)劃目前已經(jīng)正式開啟，相關(guān)檢測工作相繼大規(guī)模的開展。作為土壤詳查計(jì)劃的項(xiàng)檢測要求，土壤中無機(jī)污染物的檢測尤為重要。
依照HJ 781-2016檢測標(biāo)準(zhǔn)，采用鋼研納克Plasma 2000型全譜電感耦合等離子體光譜儀，建立起對土壤中Be、Cr、V、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Sb、Pb 等元素的檢測分析方法。
表1 Plasma 2000性能指標(biāo)
指標(biāo)名稱 性能指標(biāo)
輸出功率 800-1600W
波長范圍 165-900nm
檢出限 ppb量級
1 技術(shù)亮點(diǎn)
（1） 分析速度快，同時測定土壤中所有待測元素；
（2） 優(yōu)良的光學(xué)系統(tǒng)，高精度的光室恒溫系統(tǒng)，保證儀器優(yōu)良的長短期精度；
（3） 人性化的軟件設(shè)計(jì)，分析流程全自動化控制，操作方便，終身免費(fèi)升級。
2 樣品前處理
稱取0.25g土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，放置于微波消解罐中，加硝酸、鹽酸、氫氟酸、雙氧水后進(jìn)行微波消解。冷卻后取下，轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯燒杯中，加入高氯酸冒煙至膠狀盡干，冷卻后加入一定量硝酸后，回溶樣品，轉(zhuǎn)移至容量瓶，加入內(nèi)標(biāo)，定容至25mL。
3 分析結(jié)果
表2分析譜線、檢出限及R2
元素 分析譜線（nm） 檢出限(μg/g) R2 GB15618-1995
一級 元素 分析譜線（nm） 檢出限(μg/g) R2 GB15618-1995
一級
Be 313.107 0.009 0.9999 -- Ni 231.604 1.6 1.0000 40
Co 230.786 0.81 0.9999 -- Pb 220.353 5.15 1.0000 35
Cr 267.716 0.36 1.0000 90 Sb 206.833 8.25 0.9998 --
Cu 327.396 1.30 1.0000 35 V 292.464 0.83 0.9999 --
Mn 257.610 0.061 0.9999 -- Zn 202.548 0.53 0.9999 100
表3 土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中元素測試結(jié)果(μg/g)
標(biāo)樣 GBW07404（GSS-4） GBW07405（GSS-5）
元素 認(rèn)定值 測定值 SD（n=11） RSD（n=11） 認(rèn)定值 測定值 SD（n=11） RSD（n=11）
Be 1.85±0.34 1.54 0.02 3.88 2.0±0.4 1.68 0.009 0.44
Co 22±2 20.29 1.02 3.75 12±2 10.08 0.37 2.40
Cr 370±16 367.81 14.67 3.59 118±7 112.59 0.44 0.37
Cu 40±3 43.53 2.40 4.82 144±6 141.39 1.03 0.67
Mn 1420±75 1419.00 40.41 2.81 1360±71 1334.46 13.81 1.06
Ni 64±5 64.81 2.23 3.31 40±4 39.68 0.58 1.80
Sb 6.3±1.1 -- -- -- 35±5 34.43 6.27 17.17
Pb 58±5 61.08 5.07 6.47 552±29 536.34 3.80 0.63
V 247±14 248.06 10.32 3.74 166±9 156.75 0.62 0.37
Zn 210±13 208.15 8.08 3.42 494±25 477.12 2.15 0.42
4 結(jié)論
依照HJ 781-2016檢測標(biāo)準(zhǔn)，采用鋼研納克Plasma 2000型全譜電感耦合等離子體光譜儀測定土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品中Be、Cr、V、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Sb、Pb十種無機(jī)污染物元素含量。方法滿足標(biāo)準(zhǔn)中對應(yīng)元素的檢測范圍，檢出限遠(yuǎn)低于GB 15618-1995 土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的要求。具有多元素同時分析、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，檢測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值相符。檢測設(shè)備和方法滿足環(huán)保部《全國土壤污染狀況詳查實(shí)驗(yàn)室篩選技術(shù)規(guī)定》的要求，可在全國土壤污染狀況詳查實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用推廣。

鋼研納克Plasma 2000 ICP光譜儀測定藥用玻璃制品中十一種元素
玻璃容器因其透明、美觀、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，一直被包裝界認(rèn)為是的包裝容器。更加純凈的高品質(zhì)藥用玻璃瓶更是飲料、藥品、食品、化妝品等的包裝材料。傳統(tǒng)的藥用玻璃質(zhì)量指標(biāo)及檢測項(xiàng)目只包含理化性能、規(guī)格尺寸及外觀質(zhì)量等項(xiàng)。近兩年，為了與國際產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)接軌從而進(jìn)一步提高國內(nèi)藥用玻璃制品的質(zhì)量，化學(xué)成分及有害物質(zhì)浸出含量的檢測也正在成為藥用玻璃制品的重要檢測項(xiàng)目。
采用鋼研納克檢測技術(shù)有限公司生產(chǎn)的Plasma 2000 CCD電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀對客戶的藥用玻璃制品中的As、Fe、Mg、Pb、Sb、Sn、Al、Na、K、Ca、Ba等十一中元素的含量進(jìn)行了準(zhǔn)確。
樣品前處理
準(zhǔn)確稱取樣品0.5000克于100mL鋼鐵量瓶中，加入10mL鹽酸（ ρ =1.19g/mL），低溫加熱溶解，冷卻后定容。再將上述溶液稀釋20倍，補(bǔ)加鹽酸（ρ=1.19g/mL）10mL，用于測定除Zr元素以外的元素。
另外準(zhǔn)確稱取樣品0.5000克于100mL聚四氟乙烯燒杯中，加入10mL鹽酸（ ρ =1.19g/mL），低溫溶解后加入10mL氫氟酸，微沸，冷卻后定容過濾，用于測定Zr元素。
儀器特點(diǎn)及工作條件
優(yōu)異的光學(xué)系統(tǒng)，連續(xù)波長覆蓋；科研級大面積CCD，所有元素一次測定；固態(tài)射頻發(fā)生器，高效可靠，自動調(diào)諧；高效進(jìn)樣系統(tǒng)，具備激光燒蝕固體進(jìn)樣功能；軟件操作方便、信息直觀、功能全面；可靠的安全防護(hù)措施
入射功率：1. 10kW；工作氣體：氬氣純度> 99. 95%，冷卻氣13.5L/ min、輔助氣0.5/ min、載氣0.6L/ min；進(jìn)液泵速20rpm；垂直觀測高度10mm；一次讀數(shù)時間8s；穩(wěn)定時間20s；進(jìn)樣時間20s。
方法特點(diǎn)
氫氟酸+高氯酸混酸加熱消解樣品，高氯酸冒煙后鹽酸溶解并定容，溶樣過程簡單；所選譜線干擾小并采用基體匹配消除譜線干擾；線性相關(guān)性好，各被測元素的線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999。
Ba校準(zhǔn)曲線
檢測結(jié)果
測得客戶藥用玻璃樣品中各元素含量結(jié)果見下表。
藥用玻璃中As、Fe、Mg、Pb等元素量測定結(jié)果（w/%）
元素 As Fe Mg Pb Sb Sn
Plasma2000 0.0025 0.0141 0.0109 <0.001 <0.001 <0.001
參考值 0.0026 0.0135 0.0103 <0.001 <0.001 <0.001
元素 Al Na Ca K Ba
Plasma2000 2.63 4.20 0.5914 0.4844 0.5506
參考值 2.67 4.20 0.6132 0.4807 0.5563

鋼研納克Plasma 2000 ICP光譜儀測定鍍銅鱗片石墨中Cu 含量
1 前言
石墨分為鱗片石墨、人造石墨和土狀石墨，其中，鱗片石墨警惕發(fā)育比較完整，石墨化度高，抗氧化能力強(qiáng)。鍍銅石墨改善了銅-石墨之間的界面結(jié)合，復(fù)合材料燒結(jié)性能好，有高的密度與強(qiáng)度。特別是將其作為潤滑減摩材料，不僅承載能力大幅度提高，而且潤滑減摩性能明顯改善。鍍銅后銅含量的多少影響著鍍銅鱗片石墨的材料性能，因此銅含量的測試非常重要，本文使用全譜型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀Plasma2000對鍍銅鱗片石墨中Cu 含量進(jìn)行測試。
2 結(jié)果與討論
2.1 稱樣量的選擇
鍍銅鱗片石墨中Cu 含量約35%左右，含量較高，因此稱樣量不易過大，稱樣量太小，稱量誤差大，綜合考慮，實(shí)驗(yàn)中選用0.2g稱樣量。
2.2 前處理實(shí)驗(yàn)
鍍銅鱗片石墨中約有百分之六十多的碳，需要先將樣品中的碳除掉，所以應(yīng)該先將樣品灰化，常規(guī)方法是將石墨置于鉑金坩堝中1000℃灼燒至碳全部灼燒完全，但本實(shí)驗(yàn)中樣品中銅含量較高，高溫下可能會和鉑金坩堝合金化而損壞鉑金坩堝，為避免這種情況，本實(shí)驗(yàn)中選用將樣品置于鎳坩堝中，650℃灼燒石墨碳，終實(shí)驗(yàn)表明碳可以被完全除掉。表1是不同前處理方式，終選擇前處理方式1：灰化，堿熔，酸回溶。
表1 前處理選擇
序號 前處理 現(xiàn)象
1 灰化，堿熔，酸回溶 溶清
2 灰化，酸溶 沉淀較多
前處理方式1樣品溶解圖解（堿熔）
前處理方式2樣品溶解圖解（酸溶）
2.3 校準(zhǔn)曲線
以下單位是mg/L
配線,3mlHNO3,5mgNaOH，5mgNa2O2，定容至100ml
表2 校準(zhǔn)曲線配制
元素 Cu
S0 0
S1 1
S2 5
S3 7
S4 10
備注：對于高含量元素測定時，要充分考慮標(biāo)線與樣品基體的一致性，否則會導(dǎo)致結(jié)果偏差較大，見表3。
表3 不同配線結(jié)果對比
樣品 配線方式 Cu溶液中濃度mg/L Cu樣品中實(shí)際含量
1# 水標(biāo)配線 6.1938 30.9692
加等量堿配線 6.4031 32.0155
2# 水標(biāo)配線 7.0980 35.4900
加等量堿配線 7.3224 36.6118
2.4譜線選擇
表3譜線選擇（nm）
元素 儀器 Cu
譜線 Plasma2000 327.396 324.754
2.5 儀器參數(shù)
Plasma2000：功率 1.20 KW，冷卻氣流量 13.0 L/min，輔助氣流量 0.5L/min，載氣流量 0.5 L/min，蠕動泵泵速 20 rpm。玻璃霧化系統(tǒng)和矩管。
3分析結(jié)果
終結(jié)果客戶認(rèn)可。
表4 實(shí)際樣品測試結(jié)果（單位%）
樣品 儀器 Cu
1# Plasma2000 32.0155
Agilent 725 31.50
2# Plasma2000 36.6118
Agilent 725 37.25