鋼研納克Plasma1000 ICP光譜儀測(cè)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(cè)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(duì)耐火材料中的礬土中鐵、鈦元素進(jìn)行測(cè)定及含鉻磚中鋯含量的測(cè)定。采用酸溶回渣進(jìn)行樣品前處理，并對(duì)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(cè)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(shí)測(cè)定，同時(shí)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(duì)耐火材料中的礬土中鐵、鈦元素進(jìn)行測(cè)定及含鉻磚中鋯含量的測(cè)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(cè)技術(shù)有限公司）；
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；
Zr、Fe、Ti的標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度均為1000 μg/ml，國(guó)家鋼鐵材料測(cè)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(dòng)泵泵速20 rpm,觀測(cè)高度距功率圈上方12 mm，同軸玻璃氣動(dòng)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(cè)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(cè)。
1.3.2 礬土的測(cè)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(cè)。
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(zhǎng) 343.823 259.940 307.211
在進(jìn)行譜線選擇時(shí)，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(shí)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(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)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(shí)，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(cè)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(cè)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(jiǎn)便、有效待測(cè)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(jiǎn)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(cè)定。

鋼研納克Plasma 2000ICP光譜儀測(cè)定土壤中無機(jī)污染物--全國(guó)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(dòng)計(jì)劃》（簡(jiǎn)稱《土十條》），對(duì)今后一個(gè)時(shí)期我國(guó)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(cè)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(cè)要求，土壤中無機(jī)污染物的檢測(cè)尤為重要。
依照HJ 781-2016檢測(cè)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(duì)土壤中Be、Cr、V、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Sb、Pb 等元素的檢測(cè)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(zhǎng)范圍 165-900nm
檢出限 ppb量級(jí)
1 技術(shù)亮點(diǎn)
（1） 分析速度快，同時(shí)測(cè)定土壤中所有待測(cè)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(zhǎng)短期精度；
（3） 人性化的軟件設(shè)計(jì)，分析流程全自動(dòng)化控制，操作方便，終身免費(fèi)升級(jí)。
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(jí) 元素 分析譜線（nm） 檢出限(μg/g) R2 GB15618-1995
一級(jí)
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(cè)試結(jié)果(μg/g)
標(biāo)樣 GBW07404（GSS-4） GBW07405（GSS-5）
元素 認(rèn)定值 測(cè)定值 SD（n=11） RSD（n=11） 認(rèn)定值 測(cè)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(cè)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(cè)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(duì)應(yīng)元素的檢測(cè)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(shí)分析、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值相符。檢測(cè)設(shè)備和方法滿足環(huán)保部《全國(guó)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(guó)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(cè)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(cè)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(guó)際產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)接軌從而進(jìn)一步提高國(guó)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(cè)也正在成為藥用玻璃制品的重要檢測(cè)項(xiàng)目。
采用鋼研納克檢測(cè)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(duì)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(cè)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(cè)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(zhǎng)覆蓋；科研級(jí)大面積CCD，所有元素一次測(cè)定；固態(tài)射頻發(fā)生器，高效可靠，自動(dòng)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(cè)高度10mm；一次讀數(shù)時(shí)間8s；穩(wěn)定時(shí)間20s；進(jìn)樣時(shí)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(jiǎn)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(cè)元素的線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999。
Ba校準(zhǔn)曲線
檢測(cè)結(jié)果
測(cè)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(cè)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

ICP光譜法測(cè)定鐠釹合金中的雜質(zhì)元素
1 前言
以氧化鐠釹為原料,經(jīng)熔鹽電解法生產(chǎn)的鐠釹合金，主要用作釹鐵硼等永磁材料的原料。隨著稀土市場(chǎng)的不斷發(fā)展, 人們對(duì)磁性材料的開發(fā)利用已由釹合金材料轉(zhuǎn)為鐠釹合金材料, 打破了金屬釹獨(dú)占磁性材料( NdFeB) 的地位, 使得很多稀土廠家由生產(chǎn)純釹產(chǎn)品改為生產(chǎn)鐠釹富集物產(chǎn)品, 因而對(duì)鐠釹產(chǎn)品的稀土雜質(zhì)分析顯得尤為重要。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法在稀土分析中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，由于稀土譜線極為豐富, 因此光譜干擾給稀土分析帶來很大困難, 尤其是在高純稀土的痕量分析中其光譜干擾更為嚴(yán)重。鐠釹合金由于受鐠和釹雙重基體的影響，光譜干擾更加復(fù)雜，進(jìn)行光譜分析時(shí)譜線選擇是的難題。
2
儀器簡(jiǎn)介
Plasma1000型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀是納克公司推出的單道順序掃描光譜儀，本應(yīng)用報(bào)告的所有測(cè)量結(jié)果均來自這種ICP光譜儀。相對(duì)于由中階梯光柵分光系統(tǒng)和固體檢測(cè)器組成的ICP光譜儀(即全譜儀)，單道順序掃描光譜儀具有更低的檢出限，更高的分辨率和靈敏度，極小的基體效應(yīng)，更適合測(cè)定光譜干擾比較嚴(yán)重的稀土元素，同時(shí)此儀器配備功能強(qiáng)大界面友好的分析軟件，友好的人機(jī)界面，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，對(duì)輸出數(shù)據(jù)可隨機(jī)打印,也可自動(dòng)生成Excel格式的結(jié)果報(bào)告。
3
樣品制備
3.1 準(zhǔn)確稱取0.1000g試樣于150mL燒杯中，加鹽酸10mL，低溫電熱爐上加熱溶解樣品，待樣品溶解完后，冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶，加水定容至刻度，此溶液用于測(cè)量除鐠釹以外其他稀土元素；
3.2 準(zhǔn)確分取20mL 1.3.1的原溶液于100100mL容量瓶中，補(bǔ)加鹽酸5mL,加水定容至刻度，此溶液用于測(cè)量鐠和釹元素。
4 儀器參數(shù)
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(dòng)泵
泵速20 rpm,觀測(cè)高度距功率圈上方12 mm，同軸玻璃氣動(dòng)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。
5 分析結(jié)果
5.1 工作曲線
根據(jù)純?nèi)芤褐须s質(zhì)元素譜線的檢出限、信背比以及不同稀土基體時(shí)的背景相當(dāng)濃度值和
掃描圖綜合考慮, 選擇出適合鐠釹基體中的稀土元素分析的分析線作為本實(shí)驗(yàn)的考察
譜線，終選定的譜線列于表1中。
表1 Plasma 1000 儀器上各稀土元素的分析譜線
分析元素 ?分析線/ nm 分析元素 ?分析線/ nm
La 333.749 Er 337.271
Ce 413.380 Tm 346.220 313.126
Pr 422. 535 414.311 Yb 328.937 369.419
Nd 415. 608 401. 225 Lu 261.542 291.139
Sm 360.949 442.434 Y 371.030 324.228
Eu 412.970 272.778 Dy 340.780
Gd 342.247 335.047 Ho 347.426 345.600
Tb 350.917 367.635
5.2 檢出限
本實(shí)驗(yàn)測(cè)定了 15 個(gè)稀土元素在鐠釹基體中對(duì)表1 所選的分析線估算了檢出限，估算結(jié)
果列于表2。檢出限公式如下:
式中 I n/ I b 為分析物的凈強(qiáng)度和背景強(qiáng)度比; C 為產(chǎn)生 I n/ I b 的分析物濃度。目前稀土行
業(yè)內(nèi)鐠釹合金的標(biāo)準(zhǔn)要求除鐠和釹外，其它稀土雜質(zhì)的含量均要求在0.05%以下，表 2
結(jié)果表明，
結(jié)果表明，Plasma 1000Plasma 1000型儀器靈敏度完全滿足目前稀土行業(yè)測(cè)定鐠釹合金中的稀土元素的型儀器靈敏度完全滿足目前稀土行業(yè)測(cè)定鐠釹合金中的稀土元素的需求。需求。
表
表 22 各譜線檢出限比較各譜線檢出限比較
6 結(jié)論
納克生產(chǎn)的Plasma 1000高分辨率光譜儀與普通分辨率光譜儀相比, 背景相當(dāng)濃度值和光譜干擾程度顯著降低, 因而提高了檢出能力和分析結(jié)果的準(zhǔn)確度,在以稀土為主要共存物的痕量稀土分析中具有明顯優(yōu)勢(shì)。Plasma 1000順序掃描ICP光譜儀分辨率和靈敏度完全滿足當(dāng)前稀土行業(yè)對(duì)鐠釹合金的測(cè)定要求。