原子发射光谱法

原子发射光谱法（共12篇）

原子发射光谱法 篇1

1 前言

金红石是一种重要的氧化物矿物, 其中二氧化钛含量一般在95%以上, 是提炼钛的重要矿物原料, 从其中提炼的金属钛, 由于具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、高强度、小比重等优异性能, 被广泛用于军工航空、航天、航海、机械、化工、海水淡化等方面。金红石本身是高档电焊条必须的原料之一, 也是生产金红石型钛白粉的最佳原料。因此, 产品对杂质含量的控制要求十分严格。本文研究了用高纯二氧化钛进行基体匹配消除干扰, 不经分离直接在ICP-AES光谱仪上测定杂质元素三氧化铁;二氧化锆;二氧化硅等杂质成分含量的方法。该方法快速、简单、精密度和准确度高。方法的杂质回收率在95.0%～105.0%之间, 可用于日常检验。

2 试验部分

2.1 仪器及工作条件

2.1.1 仪器:

电感耦合等离子体原子发射光谱仪iCAP6300美国赛默飞公司

2.1.2 工作条件:

高频发射功率1150W;冷却水流量;辅助气为氩气, 流量为0.5L/min;蠕动泵速55r/min;雾化器压力28PSI;观测高度15mm;积分时间:波长大于260mm时为10s, 波长小于260mm时为5s。

2.2 试剂:

2.2.1 盐酸:ρ=1.19g/ml, 优级纯。

2.2.2 盐酸: (1+1)

2.2.3 氢氧化钠:含量不少于96%, 分析纯

2.2.4 过氧化钠:含量不少于92.5%, 分析纯

2.3 样品的处理:

称取0.1000g试样于预先盛有2.0g氢氧化钠 (2.2.3) 的镍坩埚中, 覆盖2.0g过氧化钠 (2.2.4) , 于800℃左右高温炉中熔融15min-20min, 冷却, 于300mL聚四氟乙烯烧杯中, 加入50mL热水浸取并洗净坩埚。加入40mL浓盐酸 (2.2.1) 酸化。于电炉上加热煮至溶液澄清, 冷却, 稀释至200mL容量瓶中。分取20mL溶液于100mL容量瓶中, 补加10mL盐酸 (2.2.2) , 用水稀释至刻度, 摇匀。按仪器工作条件进行测定。

2.4 标准溶液的配制:

为使标准溶液中基体元素与试样中基体元素接近, 从而排除基体效应影响, 使用高纯二氧化钛与各元素标准溶液配置标准溶液系列。称取0.0900g高纯二氧化钛 (纯度99.999%) 于镍坩埚中, 按试验样方法熔融处理。按表1的要求, 在各100ml容量瓶中加入三氧化二铁;二氧化锆;二氧化硅标准溶液, 加水稀释至刻度, 摇匀, 配制成系列标准溶液 (见表1) 。

3 结果与讨论

3.1 分析谱线的选择

逐一扫描和分析研究了各元素谱线的局部阵列普线图, 根据元素含量范围、谱线灵敏度、波长区域和坐标位置等条件, 得出所测元素受基体钛和共存组分的光谱干扰不大, 采用基体匹配法可消除基体干扰。各被测元素的固定道谱线灵敏度高, 互相干扰少, 因此采用固定道谱线。所选谱线见表2

3.2 酸度的控制

本方法选择盐酸来控制酸度。按实验方法进行酸度实验, 结果表明加入30～50mL浓盐酸对各被测元素谱线强度无影响。实验选择加入40mL浓盐酸脱洗坩埚、调解酸度。

3.3 标准曲线与检出限

按试验方法对各组分标准溶液系列进行测定, 绘制标准曲线, 各组分的质量分数在一定范围内呈线性关系。各组分的线性范围、线性回归方程、相关系数及检出限见表3。

3.4 精密度试验

按试验方法对同一金红石标准样品连续测定12次, 测定结果见表4。

3.5 回收率试验

按试验方法对一个金红石标准样品进行测定, 并加入定量混合标准溶液进行回收试验, 结果见表5。

4 结束语

通过试验说明, 样品用氢氧化钠-过氧化钠混合溶剂熔融, 通过盐酸络合作用解决钛的水解问题, 采用ICP-AES法不需分离钛基体直接同时测定金红石中Fe2O3、ZrO2、SiO2的方法确实可行, 现已应用的到日常的检验工作中。

摘要：研究了利用ICP-AES法测定金红石中的Fe2O3、ZrO2、SiO2的含量, 建立了最佳工作条件。方法的检出限 (3s) 在0.0002%0.0015%之间。回收率在95.0%105.0%之间;相对标准偏差小于2.6%。

关键词：ICP-AES,金红石,三氧化二铁

原子发射光谱法 篇2

电感耦合等离子原子发射光谱法测定硅铁中五元素

报道了硅铁中锰、钙、铝、铬及铜五元素的电感耦合等离子原子发射光谱法(ICP-AES)同时测定方法.对仪器的工作条件和各元素分析谱线的.选择进行了试验和优化.通过对多个硅铁标准样品的分析,证实了方法的可行性,所得测定结果与标准值一致.回收率试验所得结果在99.0%～105.0%之间.

作 者：陶俊 TAO Jun 作者单位：昆明钢铁集团有限责任公司技术中心化验室,昆明,650302刊 名：理化检验-化学分册 ISTIC PKU英文刊名：PHYSICAL TESTING AND CHEMICAL ANALYSIS PART B:CHEMICAL ANALYSIS年，卷(期)：43(4)分类号：O657.31关键词：电感耦合等离子原子发射光谱法 硅铁 五元素同时测定

原子发射光谱法 篇3

摘要：测量结果的不确定度是指在测量过程中产生的随机不确定性。测得的数据总在一定范围内波动，总是有误差的，虽然不能得到误差的具体值，但可以根据测量的过程评定出误差的范围，即不确定度。通过对环境样品分析中常用的原子吸收光谱法测量不确定度分量的分析，探讨了原子吸收光谱法测量不确定度的评估方法。

关键词：原子吸收光谱；不确定度；评定

引言：

环境监测结果的质量如何，测量不确定度是一个重要的衡量尺度，它弥补了准确度、误差等参数的缺陷。目前，评定不确定度已成为各实验室在实验室认可和计量认证复查工作中的重点，它实现了统一地评价测量结果，在环境监测工作中，具有十分重要的意义。

一、原子吸收光谱法的原理

原子吸收光谱（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS），即原子吸收光谱法，是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量为基础的分析方法，是一种测量特定气态原子对光辐射的吸收的方法。它是是利用气态原子可以吸收一定波长的光辐射，使原子中外层的电子从基态跃迁到激发态的现象而建立的。由于各种原子中电子的能级不同，将有选择性地共振吸收一定波长的辐射光，这个共振吸收波长恰好等于该原子受激发后发射光谱的波长，由此可作为元素定性的依据，而吸收辐射的强度可作为定量的依据。AAS现已成为无机元素定量分析应用最广泛的一种分析方法。

二、原子吸收光谱法的特点

1、选择性强

这是因为原子吸收带宽很窄的缘故。因此，测定比较快速简便，并有条件实现自动化操作。在发射光谱分析中，当共存元素的辐射线或分子辐射线不能和待测元素的辐射线相分离时，会引起表观强度的变化。而对原子吸收光谱分析来说：谱线干扰的几率小，由于谱线仅发生在主线系，而且谱线很窄，线重叠几率较发射光谱要小得多，所以光谱干扰较小。即便是和邻近线分离得不完全，由于空心阴极灯不发射那种波长的辐射线，所以辐射线干扰少，容易克服。在大多数情况下，共存元素不对原子吸收光谱分析产生干扰。在石墨炉原子吸收法中，有时甚至可以用纯标准溶液制作的校正曲线来分析不同试样。

2、灵敏度高

原子吸收光谱分析法是目前最灵敏的方法之一。火焰原子吸收法的灵敏度是ppm到ppb级，石墨炉原子吸收法绝对灵敏度可达到10-10～10-14克。常规分析中大多数元素均能达到ppm数量级。如果采用特殊手段，例如預富集，还可进行ppb数量级浓度范围测定。由于该方法的灵敏度高，使分析手续简化可直接测定，缩短分析周期加快测量进程；由于灵敏度高，需要进样量少。无火焰原子吸收分析的试样用量仅需试液5～100μL。固体直接进样石墨炉原子吸收法仅需0.05～30mg，这对于试样来源困难的分析是极为有利的。譬如，测定小儿血清中的铅，取样只需10 μL即可。

3、分析范围广

发射光谱分析和元素的激发能有关，故对发射谱线处在短波区域的元素难以进行测定。另外，火焰发射光度分析仅能对元素的一部分加以测定。例如，钠只有1%左右的原子被激发，其余的原子则以非激发态存在。在原子吸收光谱分析中，只要使化合物离解成原子就行了，不必激发，所以测定的是大部分原子。目前应用原子吸收光谱法可测定的元素达73种。就含量而言，既可测定低含量和主量元素，又可测定微量、痕量甚至超痕量元素；就元素的性质而言，既可测定金属元素、类金属元素，又可间接测定某些非金属元素，也可间接测定有机物；就样品的状态而言，既可测定液态样品，也可测定气态样品，甚至可以直接测定某些固态样品，这是其他分析技术所不能及的。

4、抗干扰能力强

第三组分的存在，等离子体温度的变动，对原子发射谱线强度影响比较严重。而原子吸收谱线的强度受温度影响相对说来要小得多。和发射光谱法不同，不是测定相对于背景的信号强度，所以背景影响小。在原子吸收光谱分析中，待测元素只需从它的化合物中离解出来，而不必激发，故化学干扰也比发射光谱法少得多。

5、精密度高

火焰原子吸收法的精密度较好。在日常的一般低含量测定中，精密度为1～3%。如果仪器性能好，采用高精度测量方法，精密度为<1%。无火焰原子吸收法较火焰法的精密度低，目前一般可控制在15%之内。若采用自动进样技术，则可改善测定的精密度。火焰法：RSD <1%，石墨炉 3～5%。原子吸收光谱有以下一些不足：原则上讲，不能多元素同时分析。测定元素不同，必须更换光源灯，这是它的不便之处。原子吸收光谱法测定难熔元素的灵敏度还不怎么令人满意。在可以进行测定的七十多个元素中，比较常用的仅三十多个。当采用将试样溶液喷雾到火焰的方法实现原子化时，会产生一些变化因素，因此精密度比分光光度法差。现在还不能测定共振线处于真空紫外区域的元素，如磷、硫等。

三、测量不确定度的一般评定步骤

1、确定测量方法

首先包括采样、制样、样品测量前处理、以及测定全过程；还包括测量过程中所使用的标准参考物质、仪器设备等。

2、确定数学模型

主要是指测量结果的计算公式。包括计算和推导公式，量值之间的关系。

3、确认不确定度来源

列明自测量过程、仪器设备、标准参考物质、试剂与器皿和计算中所用外来常数所产生的不确定度。

4、对各不确定度分量的量化

分别对各类不确定度来源进行A 类或B 类评定，包括取样、测量、操作、人员读数等带来的A 类不确定度，天平和仪器分辨率、测量用标准或标准物质以及外部获得的用于换算的常数所带来的B 类不确定度。并计算不确定度分量和自由度。

5、不确定度的合成

按各分量的方差或协方差算得标准不确定度，乘以适当的包含因子后得到扩展不确定度。

四、原子吸收光谱法的实验部分

1、原子吸收光谱法工作原理

原子吸收光谱分析是将待测元素的化合物在高温下进行原子化，使其解离为基态原子，在锐线光源发射出的特征辐射线，穿过一定厚度的原子蒸气时，光的一部分能与被测原子蒸气中待测元素的基态原子吸收。根据朗伯比尔定律，由吸光度值求得待测元素的含量。

2、原子吸收光谱法实验流程见图1-1。

图1-1 原子吸收光谱法实验流程图

五、原子吸收光谱法测定奶粉中铜

1、测定方法

称取均匀样品5 .000 0 ±0 .001 0 g 置于瓷坩埚中，加入浓硝酸5 mL，放置0 .5 h，小火蒸干，继续加热炭化后，移入马弗炉中，500 ±25 ℃灰化1 h，取出放冷，再加入浓硝酸1 mL 浸湿灰分，小火蒸干，再移入马弗炉中，500 ℃灰化0 .5 h，冷却后取出，以硝酸（1 +4）1 mL 溶解4 次，移入50 mL 容量瓶中，定容。于324 .8 nm 波长处，以蒸馏水调零，与标准溶液系列同时用空气-乙炔火焰测定吸光度，从工作曲线上查出试样溶液与空白溶液的铜浓度，计算样品中铜的含量。

2、数学模型

W =（C1 -C0）·V/ms（1）式中，W 为样品中铜的含量（μg · g-1），C0 为工作曲线上查得空白溶液中铜的浓度（mg · L-1），C1 工作曲线上查得试样溶液中铜的浓度（mg ·L-1），V 为被测试样溶液体积（L），ms 为样品质量（g）。

设定C 为试样溶液中实际铜的浓度，则有C =C1 -C0，式（1）可以简化为：W =C ·V/ms（2）

3、来源于仪器测量过程的不确定度uc

uc 包括①回归曲线产生的不确定度u1；②测定用标准物质产生的不确定度u2；③重复测量产生的不确定度u3。以下分别进行分析和计算。

（1）最小二乘法建立回归曲线产生的不确定度u1

建立回归曲线

式中，m =5 为回归曲线标准点数；n =3 为每个标准溶液平行测试次数。

得回归曲线Y =0 .197X -0 .037 5。计算标准偏差：

实际测定样品溶液三次，得平均浓度为C0 =0.22 mg · L-1，则

自由度ν=m ·n -2 =13。

（2）标准物质产生的不确定度u2

测量所使用铜标准溶液由国家标准物质中心提供，其浓度不确定度为1 %，按正态分布k =2

自由度ν2 =∞。

（3）重复测量产生的不确定度u3

重复测量0 .50 mg · L-1 铜标准溶液12 次，计算标准偏差Scu

自由度ν3 =11。

（4）仪器测量过程不确定度合成

自由度

1、溶液体积产生的不确定度uv

样品经消化后，溶液移入经鉴定为A 级的50 mL容量瓶中。国家计量鉴定规程JJ196 -1990《常用玻璃量器》规定，容器允许差为±0 .05 mL，按正态分布评定，k = ，则

自由度νV =∞。

2、天平稱量产生的不确定度um

（1）天平读数产生的不确定度um1

天平鉴定证书给定允许差为±0 .1mg，按均匀分布评定，k=，则

自由度νm1 =∞。

（2）天平分辨率产生的不确定度um2

天平分辨率为±0 .05 mg，按均匀分布评定，k =，则

（3）天平产生的不确定度合成

自由度νm =∞。

结束语

虽然不确定度概念在测量历史上相对较新，但随着JJF1059—1999《测量不确定度评定与表示》不断地宣贯，检测结果的不确定度的评定将成为日常检测工作的一部分。本文就原子吸收光谱的不确定度评定的一般步骤加以概括，在实际评定工作中可以根据不确定度的忽略原则、各分量不确定度的影响大小以及评定经验进行省略或扩充。总之，坚持因地制宜和工作需要的原则，将不确定度评定的作用充分发挥。

参考文献：

[1] 测量不确定度评定与表示.JJF1059—1999.国家质量技术监督局颁布.

[2]白燕.原子吸收光谱法测定结果不确定度的评定[J].理化检验-化学分册，2006，42（6）：451-454.

[3]但德忠.环境监测中仪器分析方法不确定度的评估（Ⅰ）[J].四川环境，2007，26（2）：42-48.

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从而减轻了挡土桩的侧压力。但坑外抽水对周边建筑物有不利的沉降影响。

6.隔渗

基坑隔渗是用高压旋喷、深层搅拌形成的水泥土墙和底板而形成的止水帷幕，阻止地下水渗入基坑内。施工时要注意单桩的垂直度、施工冷缝止水帷幕连续性。

7.坑边荷载

（1）坑边堆置土方和材料包括沿挖土方边缘移动运输工具和机械不应离槽边过近，堆置土方距坑槽上部边缘不小于1.2m，弃土堆置高度不超过1.5m。

（2）大中型施工机具距坑槽边距离，应根据设备重量、基坑支护情况、土质情况经计算确定。规范规定“基坑周边严禁超堆荷载”。土方开挖如有超载和不可避免的边坡堆载，包括挖土机平台位置等，应在施工方案中进行设计计算确认。

8.上下通道

（1）基坑施工作业人员上下必须设置专用通道，不准攀爬模板、脚手架以确保安全。

（2）人员专用通道应在施工组织设计中确定，其攀登设施可视条件采用梯子或专搭设，应符合高处作业规范中攀登作业的要求。

9.土方开挖

（1）所有施工机械应按规定进场经过有关部门组织验收确认合格，并有记录。

（2）机械挖土与人工挖土进行配合操作时，人员不得进入挖土机作业半径内，必须进入时，待挖土机作业停止后，人员方面进行坑底清理、边坡找平等作业。

（3）挖土作业位置的土质及支护条件，必须满足机械作业的荷载要求，机械应保持水平位置和足够的工作面。

（4）挖土机司机属特种作业人员，应经专门培训考试合格持有操作证。

（5）挖土机不能超标高挖土，以免造成土体结构破坏。坑底最后留一步土方由人工完成，并且人工挖土应在打垫层之前进行，以减少亮槽时间（减少土侧压力）。

10.作业环境

建筑施工现场作业条件，往往是地下作业条件被忽视，坑槽内作业不应降低规范要求。

（1）人员作业必须有安全立足点，脚手架搭设必须符合规范规定，临边防护符合要求。

（2）交叉作业、多层作业上下设置隔离层。垂直运输作业及设备也必须按照相应的规范进行检查。

（3）深基坑施工的照明问题，电箱的设置及周围环境以及各种电气设备的架设使用均应符合电气规范规定。

四、基坑支护变形监测

1.基坑开挖之前应作出系统的监测方案。包括：监测方法、精度要求、监测点布置、观测周期、工序管理、记录制度、信息反馈等。

2.基坑开挖过程中特别注意监测：

（1）支护体系变形情况；

（2）基坑外地面沉降或隆起变形；

（3）临近建筑物动态。

原子发射光谱法 篇4

1 电感耦合高频等离子体(ICP)

等离子体(Plasma)是指电子和离子的浓度处于平衡状态时电离的气体。这种气体中不仅含有中性原子和分子,而且含有大量的电子和离子,因而等离子体是电的良导体,由于等离子体的正、负电荷密度几乎相等,所以从整体上来看是呈电中性的。

ICP装置由高频发生器和感应圈、炬管和供气系统、试样引入系统3部分组成。高频发生器的作用是产生高频磁场以供给等离子体能量。应用最广泛的是利用石英晶体压电效应产生高频振荡的他激式高频发生器,其频率和功率输出稳定性高,频率多为27~50 MHz,最大输出功率通常是2~4k W。

ICP焰明显地分为3个区域:焰心区、内焰区和尾焰区。焰心区呈白炽不透明,是高频电流形成的涡电流区,温度高达10000K。由于黑体辐射,氩或其它离子同电子的复合产生很强的连续背景光谱。试液气溶胶通过该区时被预热和蒸发,又称预热区。气溶胶在该区停留时间较长,约2ms。

内焰区在焰心上方,在感应线圈以上约10~20mm,呈淡蓝色半透明状,温度约6000~8000K,试液中原子主要在该区被激发、电离,并产生辐射,所以它又称测光区。试样在内焰处停留约1ms,比在电弧光源和高压火花光源中的停留时间10-2~10-3ms长。这样,在焰心和内焰区试样得到充分的原子化和激发,对测定有利。

尾焰区在内焰区上方,无色透明,温度较低,在6000K以下,只能激发低能级的谱线。

2 原子发射光谱法

原子发射光谱分析(atomic emission spectrometry,AES)是根据待测物质的气态原子被激发时所发射的特征线状光谱的波长及其强度来测定物质的元素组成和含量的一种分析技术[1]。原子发射光谱法可对约70种元素(金属元素及磷、硅、砷、碳、硼等非金属元素)进行分析,在一般情况下,用于1%以下含量的组分测定,检出限可达10-6,精密度为±10%左右,线性范围约2个数量级。这种方法可有效地用于测量高、中、低含量的元素。

原子发射光谱法包括了3个主要的过程:(1)由光源提供能量使样品蒸发,形成气态原子,并进一步使气态原子激发而产生光辐射;(2)将光源发出的复合光经单色器分解成按波长顺序排列的谱线,形成光谱;(3)用检测器检测光谱中谱线的波长和强度。

由于待测元素原子的能级结构不同,因此发射谱线的特征不同,据此可对样品进行定性分析。而根据待测元素原子的浓度不同,因此发射强度不同,可实现元素的定量测定。

光谱分析仪器是由激发光源、分光系统和检测器3部分组成。常用的激发光源有电弧光源、电火花光源和电感耦合高频等离子体光源(ICP)等。

3 电感耦合等离子体—原子发射光谱法的应用

ICP-AES是以高频电磁感应产生的高温电感耦合等离子炬(ICP)为激发光源,样品在高温下气化、原子化并被激发,不同的元素具有不同的特征谱线,根据元素的特征谱线和谱线的强度进行定性和定量分析,具有快速、简便,检出限低,灵敏度和精密度高,线性范围宽,稳定性好,选择性好,基本效应小且可以有效校正,可同时进行多元素分析,易于实现分析自动化等特点。

由于ICP-AES法检出限低,测试范围广,动态线性范围宽等优点,广泛应用于含量范围宽、精度要求高的技术领域,如食品、卫生、医药、化妆品、土壤、钢铁、冶金、电力等精密分析及基础研究中。

3.1 动植物分析的应用

ICP-AES与流动注射分析(FIA)联用在动植物分析中应用研究比较早,1981年Jacintho等人[2]利用FIA-ICP-AES联用技术测定了果树叶中10种元素K、Ca、Mg、P、Fe、Al、Cu、Mn、Zn、B。取样体积25~500μL,采样率60~100样·h-1,变异系数RSD(related standard deviation相对平均偏差)为1.4%~6%。

Faske报道了用该技术测定牛肝中的Cu、Fe、Mn、Zn等元素,取样50μL,RSD%为1.9%。

1982年,Alexander等人[3]用FIA-ICP-AES联用技术测定了血清中Na、K、Ca、Mg、Fe等微量元素,采样体积10m L,采样率240次·h-1,RSD为1.61%~8.01%。

1986年,Tioh[4]用FIA-ICP-AES联用技术测定甘油中低浓度的砷,测得As的浓度范围为0.12~3.0μg·m L-1,平均偏差为1.4%左右。

1991年,Caroli等人[5]用亚氨基二乙酸乙基纤维树脂柱,2mol·L-1HNO3洗脱,在线预浓缩水、海水及尿中的Cd、Co、Cu、Pb,进行ICP-AES的测定。试样通过速度10~12次·h-1。

1993年,林建明等人[6]借助C18柱的FIA-ICP-AES法分析了绿茶、红茶、肉桂、铁观音浸取液中的Zn、Mn、Fe、Al及Mg的存在形态。

3.2 环境分析中的应用

纪桂芬等[7]制定了用ICP-AES法直接测定生活饮用水中铅、钡、铝、硒、硼、镍、镉、钒8种微量元素的企业标准方法,并利用国家标准物质验证了方法的准确度,实验结果表明,测定值与标准值吻合,铅、钡、铝、硒、硼、镍、镉、钒的检出限分别为0.8、0.8、0.6、0.6、0.6、0.2、0.6、0.6,这种方法的相对标准偏差小于2.00%,水样加标回收率为93.4%~106.4%。该法具有操作简便、快速、准确、可靠,检出限低,多元素同时测定,样品处理简单且不破坏样品等优点,是目前元素检测分析方面较为理想的方法。

刘津红等[8]建立了ICP-AES测定硫化氢和总硫的方法。采样时分别配制醋酸锌溶液吸收硫化氢,过氧化氢和氢氧化钠混合液吸收总硫,最终均被吸收并氧化成硫酸根离子,然后用ICP定量测定,硫化氢和总硫的吸收转化率大于95%,硫的测定波长为180.73nm,最低检测限为0.06mg·m-3,使用硫标准气体进行验证,相对标准偏差小于5%,加标回收率为90%~110%,均符合要求。该法用于焦炉煤气脱硫系统中硫化氢和总硫的测定,不仅简化了原有方法,缩短了采样时间,增加了总硫和硫化氢的数据可比性,而且使ICP法检出能力强、抗干扰能力强、线性范围宽等优点得到了充分发挥,并为该系统的运行提供了准确的数据,经适当的调整,可推广应用于其它系统中总硫和硫化氢的测定。

范洪黎等[9]采用ICP-AFS法测定了土壤和肥料中硼的含量,经过标准土壤样品的验证,并与国家标准相比较,符合度较高。该法准确度和灵敏度高,操作简便快速,分析效率高,土壤和肥料中硼的检出限分别为0.013mg·kg-1和0.26mg·kg-1[10]。

于学敏等用ICP-AES分析了土壤中多种元素的含量。先称取0.2000g风干土样于聚四氟乙烯高压溶样器中,加2m L的HNO3-HCl O(HNO3+HCl O为3+1)摇匀,再加2m L浓HF,立即旋紧盖,置于50~60℃烘箱中保持10h,冷却后加20m L 14.4%的H3BO3,用于络合过量的HF。用二次去离子水定容至50m L,立即全部转移至塑瓶中(包括了极少量的不溶物)。在优化的仪器条件下,用ICP-AES测定Ca、Mg、Na、Ti、Fe、Mn、Sr、Ba、Cr、V等含量。

谢华林用ICP-AES法测定了大气颗粒物中的金属元素。使用微孔滤膜收集环境空气中的金属元素,样品消化后用ICP-AES法测定了Cr、Cu、Pb、Mn、Zn、Ni、Fe,各元素间基本无干扰,RSD(n=10)在0.48%~2.27%之间,回收率在97.8%~03.6%之间。

3.3 冶金分析上的应用

ICP-AES在冶金分析中应用的首例报道,应属1975年Butler等人用ICP-AES法测定钢铁及其高合金钢中12种元素。从早期的综述性报道可看出,ICP-AES法用于钢铁及其合金分析,已见报道的测定元素多达50种以上。

20世纪90年代以来,随着电感耦合等离子体仪器功能的不断提高和普及,多道直读及单道高速扫描性能的提高和仪器性价比的不断优化、具有全谱特性的中阶梯光栅固体检测器仪器的出现,ICP-AES法已经成为钢铁及其合金分析的常规手段。已有报导用ICP-AES法同时来测定铁、低合金钢、不锈钢和高温合金中痕量、低含量和常量元素的多元素分析;也有应用于钢中碳化物和稳定夹杂物分析、钢中酸溶铝的快速测定等方面的报道。在冶金分析上有报道用电感耦合等离子体法测定炉渣中主量成分,高碳铬铁、低碳铬铁、稀土硅铁、高纯铁、硒碲合金、锂铝合金、压铸锌合金中主、次和痕量杂质元素,氟石粉、锌精矿、氧化锆制品、铅锡焊料中杂质元素,锆铀合金中痕量杂质元素,以及冶金环境的监测即冶金生产中废水、废气、废料有害元素的测定等,可以看出ICP-AES在冶金分析中的应用范围已迅速扩大[11]。

3.4 电力生产中的应用

在电力行业的应用,为准确了解设备状况,保证安全生产,为设计、生产提供了良好的技术支持手段。电力生产过程中所涉及的废气、大气尘埃、焊尘等气态样品,粉煤灰、燃煤、结垢物、合金材料等固态样品,以及润滑油及绝缘油等均可采用不同的预处理方法,如吸收液法、高温熔融法、高温高压法、酸化法、微波消解法等转化成液体状态进行成分分析。而本身为液态的样品如锅炉用水、各种排放水等,要根据所测元素的存在形式和样品的物化性质来决定是否可以直接进样分析,或是进行处理后再分析[12]。总之,ICP-AES法适用于电力生产中所涉及到的各个系统及各种介质分析。

3.4.1 锅炉部分

ICP-AES法通过对燃煤、灰渣等物质中所含钾、钠、硫、氯等与锅炉结焦现象密切相关的元素进行准确的定量和跟踪,可对锅炉燃烧过程中形成的结焦物的成分及原因进行分析,可对锅炉系统运行中水冷壁、过热器等部位形成的沉积物进行快速分析。完成对锅炉爆管形成的原因及爆管处金属材料中合金元素含量变化的分析,燃煤化学全成分的快速分析,锅炉给水、补水及排水的成分分析,水汽品质的评定等诸多项目,以确保锅炉运行安全正常。

3.4.2 汽轮机部分

ICP-AES法可对高压缸、中压缸、低压缸、汽轮机多级叶片等不同部位形成的沉积物进行快速分析。对汽轮机系统所使用的润滑油中微量磨损金属进行检测,保证部件的正常运转和预防事故的发生。对系统中用排水的水质进行评定等,使汽轮机系统能高效运转。

3.4.3 化学设备及系统

ICP-AES法可进行所有化学设备和系统的进水和排水中常量及微量元素检测,进行系统结垢及腐蚀成分的分析,循环水的结垢元素判定,化学处理添加剂中元素成分分析,系统水汽流程中微量元素的检测,水处理膜前后处理元素的浓度比较及膜前沉积物的成分分析等,使电厂用水系统高质量运行。

3.4.4 环保部分

通过ICP-AES法对飞灰成分的准确分析来为除尘器设计、改造提供必需的技术参数。对粉煤灰主要及微量元素的分析,不但可以掌握粉煤灰的污染元素,还可为综合利用提供技术指标。对脱硫系统中脱硫剂、中间物、脱硫产物中的元素及脱硫效率的分析,可指导系统进行及时调整。进行粉煤灰对灰场土壤和地下水的影响分析,灰场种植物中重金属元素的检测,灰管结垢物的成分分析,电厂排水中重金属元素的测定,密闭空间中电焊烟尘中有害元素检测等,为企业进行环境保护、造福社会而创造条件。

3.4.5 其它

ICP-AES法还可进行金属材料中常量及微量合金元素的检测等多种化学分析工作。

3.5 食品分析中的应用

食品分析包括一般成分分析,多种元素(中高含量元素和微量元素)的测定,添加剂的测定,有害物质的测定等。随着经济和科技的发展,人们越来越认识到食品中多种元素与人体健康有着密切的关系。它们有的对人体健康有益(如钙、磷、钾、钠、铁等),而有的虽属微量元素,但却对人体有相应毒性(如铜、锡、锌等)或很强的毒性(如铅、镉、铬、砷等)。这些元素有的作为天然组分而存在,有的由于食品制造、加工、运输等过程中的污染而被引入,还有的是来自环境、工业“三废”的污染。食品加工中添加剂的应用,也是食品被这些元素污染的原因之一[13]。

为了了解食品中多种元素的含量,多年来,通过常规分析与等离子发射光谱分析的比较,虽然分析方法不同,但检测数据却能互相吻合。这就为采用等离子发射光谱分析提供了有力的依据。在分析元素种类繁多,含量变化较大的情况下,采用常规分析,操作程序复杂,干扰难以控制,所以用等离子发射光谱法进行分析,它具有灵敏度高、线性范围宽、光谱干扰少和分析速度快等优点。对数百种食品进行分析检测,不仅省时、省力,而且试剂消耗很少,大大降低了分析成本,能够取得较好的经济效益和社会效益。

3.6 铌酸锂分析中的应用

Li Nb O3(铌酸锂)晶体是一种集电光、声光、压电及激光活性等效应于一体的晶体,广泛应用于滤波器、调制器、传感器、换能器等电子元件。Li Nb O3晶体中化学杂质对其性能影响很大,而化学分析法过程繁琐,直流电弧发射光谱法干扰较多。通过阳离子交换树脂分离铌基体,采用ICP-AES法测定Li Nb O3晶体中10种杂质元素,检出限达到1μg·g-1。这种方法灵敏度高,样品测定准确度好,较好地解决了Li Nb O3晶体中杂质元素测定的问题[14]。

3.7 测定玩具中有害重金属的应用

我国是世界主要玩具出口国之一,而出口玩具的质量和安全卫生直接涉及到人身健康问题,尤其是玩具中有害重金属元素将危及儿童的身心健康,因此强制玩具中有害重金属元素的检验尤为重要。目前,人们对玩具的分析方法进行了广泛的研究,而用ICP-AES对玩具中有害重金属元素进行分析测试是一个比较新的课题。由于ICP光源激发温度高,谱线比较丰富,可选择的谱线范围大,另外,ICP是多元素同时进行扫描测定,故分析速度快[15]。

3.8 文物保护科学研究中的应用

电感耦合高频等离子体发射光谱仪(ICP-AES)在文物保护科学领域上的应用主要是通过对金属材料类和无机非金属材料类的文物进行元素的定性和定量分析,尤其重要的是对微量和痕量元素的分析,达到鉴定文物真伪、确定文物年代、区分文物的来源和产地、探索文物的腐蚀机理等目的。

首先,利用ICP-AES多元素快速分析、灵敏度高的特点,可对文物的化学元素成分进行大量的系统分析,建立文物的微量、痕量元素的组成模式,从而建立文物的数据库。因为不同产地所用的原料由于当地的地质条件的不一样而存在差别;即使是产地一样的文物,由于不同时期采用的配方不一样,文物的成分也会有一定的差别,因而可以通过数据库为鉴定文物的真伪、确定文物的年代和产地提供重要线索。

其次,利用ICP-AES的分析结果,可以为采用适宜的方法保护文物提供科学依据,如通过分析金属类文物的组成及腐蚀物的成分,可以探讨文物的腐蚀机理,有利于对文物采用正确的、有效的保护措施。再次,ICP-AES在文物的保存环境研究方面,可通过对大气粉尘的分析,了解文物保存环境的现状,确定环境是否适宜,找出存在的问题,以便更好地改善文物的保存环境。

3.9 其它方面的应用

ICP-AES以其优异的分析性能成为各种物料常规分析普遍采用的检测手段,例如测定植物、动物体、人发、血液、水样、饮料、土壤、肥料、化学试剂、金属和合金、岩石和矿物等物料中常量和痕量金属元素都有许多报道。使用各种分离富集技术测定痕量稀土元素或高纯稀土中非稀土杂质元素是ICP-AES优于其它测试技术(不包括ICP-MS)的特点之一。

4 研究进展

随着电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)的不断发展,专家知识的应用日益成为分析中不可缺少的部分。专家知识主要用于等离子体的模拟、等离子体诊断和光谱干扰的机理研究,这些方面已积累了相当多的工作基础,很多模型计算与数值处理方法已运用于ICP-AES光谱的模拟与干扰校正。建立ICP-AES的专家系统,不仅可以较为准确地解决光谱干扰等问题,而且使得ICP-AES中非数值计算和非算法处理过程得以解决。专家系统的研制将是未来ICP-AES光谱仪的发展方向。

固体进样技术如激光烧蚀固体进样、火花气化固体样品进样、电弧气化固体进样、直接样品插入法等,是ICP-AES分析法又一很有前途的研究方向。对于钢铁固体样品的分析,就目前的技术来看,固体进样I CP-AES法存在进样精密度较差,测定结果的离散度较大等问题,有待进一步开发。激光固体进样有可能成为钢铁样品的例行分析,火花固体进样ICP-AES测定则为实现钢水直接分析提供了一条可行的途径。

原子发射光谱法 篇5

目的:建立测定酱油中总砷的`氢化物发生-原子荧光法.方法:以硝酸为消化剂进行微波消解后,原子荧光法测定.结果:线性范围为0～50 μg/L.方法检出限为0.016 mg/L,加标回收率为97.2%～101.1%,RSD为2.42%～4.28%.结论:方法简单、快速、结果准确可靠,适用于批量检测,适合酱油中总砷含量的检测分析.

作 者：王炫征 朱国英 Wang Xuan-zheng Zhu Guo-ying 作者单位：王炫征,Wang Xuan-zheng(浙江省桐乡市疾病预防控制中心,浙江桐乡,314500)

朱国英,Zhu Guo-ying(浙江省嘉兴市疾病预防控制中心,浙江嘉兴,314050)

原子发射光谱法 篇6

关键词：浊点萃取；火焰原子吸收光谱；大米；铅

中图分类號： O657.31 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）04-0262-02

收稿日期：2013-08-20

作者简介：左银虎（1962—），男，河北石家庄人，高级实验师，主要从事食品、化工、药物分析。Tel：（0519）86332095；email：zuoyinhu@126.com。大米是我国居民餐桌上的主食，我国也是世界上水稻总产量最高的国家。但是近几年随着开矿、冶金、化工等发展，带来了严重的环境问题，导致我国部分省区水稻种植区土壤及水体重金属污染，水稻中的重金属又以直接或间接方式进入动物和人体内，从而对人体健康构成严重威胁。国家标准规定，大米中铅的限量为0.2 mg/kg[1-2]，由于含量低，测定大米中的铅通常采用石墨炉原子吸收光谱法、氢化物发生原子荧光光谱法等，火焰原子吸收法由于灵敏度低，无法直接测定，通常采用溶剂萃取后测定[3]。传统的液-液萃取法存在有机溶剂使用量大、富集倍数低、操作繁琐等缺点。浊点萃取（cloud point extraction，CPE）作为一种新型的环保液-液萃取技术，具有富集倍数高、有机溶剂用量小、操作简便等优点，目前已广泛应用于基质复杂样品的前处理[4]。本研究以二乙基二硫代氨基甲酸钠（DDTC）为螯合剂，TritonX-100表面活性剂浊点萃取，火焰原子吸收法测定大米中铅含量。

1材料与方法

1.1主要仪器及试剂

仪器：TAS-990型原子吸收分光光度计，台式离心机，水浴锅，温度计。试剂：1 mg/mL铅储备液，准确称取称取1 g的铅，加入1+1硝酸加热溶解，转入1 000 mL容量瓶中用蒸馏水定容；二乙基二硫代氨基甲酸钠（DDTC）溶液（50 g/L），称取5 g二乙基二硫代氨基甲酸钠，用水溶解并加水至 100 mL；TritonX-100溶液（5%），量取12.50 mL的 TritonX-100 溶液到小烧杯中，加水溶解转移到250 mL的容量瓶中定容待用；1%的硝酸-甲醇溶液，移取99 mL的甲醇于烧杯中，再加入1.00 mL的硝酸，摇匀待用。

1.2仪器参数

测定波长：283.3 nm；光谱宽带：0.7 nm；空心阴极灯电流：2 mA；燃烧器高度：5 mm；乙炔流量：1 500 mL/min。

1.3试验设计

研究不同pH值（2、4、6、8、10），不同DDTC用量（01、03、0.5、0.7、1.0 mL），不同 TritonX-100 用量（0.2、0.4、06、0.8、1.0 mL）以及水浴温度和加热时间对浊点萃取-火焰原子吸收光谱法测定大米中铅的影响。

1.4测定步骤

称取粉碎的大米样品5～10 g，置于50 mL瓷坩埚中，小火炭化，然后移入马福炉中，500 ℃以下灰化16 h后，取出坩埚，放冷后加2 mL 1+1盐酸溶解残渣并定量转移至10 mL容量瓶中，稀释至刻度，混匀备用。

吸取一定量的上述样品溶液于10.0 mL的刻度离心管中，加入DDTC溶液、调节溶液的pH值，加入TritonX-100溶液，用蒸馏水定容至刻度，摇匀后置于恒温水浴中加热后趁热离心分离（3 000 r/min，5 min），将离心管置冰水浴中冷却 5 min。弃去水相，在胶束相中加入0.5 mL 0.1 mol/L的硝酸-甲醇溶液稀释，用火焰原子吸收分光光度计测定铅的含量。

2结果与分析

2.1pH值

采用浊点萃取金属离子时，需要选择合适的络合剂与金属离子形成疏水性的络合物，然后被表面活性剂萃取。溶液的pH值可以影响金属离子和络合物的稳定性，从而影响萃取的效率。从图1可见，pH值在7.0时，Pb2+的萃取效果最好，说明浊点萃取-火焰原子吸收光谱法测定大米中铅时，萃取的最佳pH值为7.0。

2.2DDTC用量

DDTC用量决定了其与溶液中铅络合的程度，图2显示了DDTC用量对铅吸光度的影响。

从图2可见，当用量小于0.5 mL时，吸光度明显偏低，当用量≥0.5 mL时，吸光度不随DDTC用量增加而增大。考虑到样品中含有的其他共存离子会与DDTC形成络合物而消耗DDTC，故选择DDTC用量为1 mL。

2.3TritonX-100用量

非离子表面活性剂TritonX-100的用量不仅决定了萃取分离的效果，而且也决定富胶束相体积的大小，因此考察不同TritonX-100的用量对铅吸光度的影响。结果（图3）显示，在10 mL的离心管中加入5%TritonX-100溶液 0.6 mL时，萃取效率达到最大，再增加用量，吸光度不再增大。

2.4水浴温度和加热时间

TritonX-100的浊点温度为65 ℃[5]。试验发现，当水浴温度高于65 ℃时溶液开始出现浑浊，并随着溶液温度的升高浑浊加剧，离心后的吸光度信号增大，到75 ℃时信号达到最大，再增加温度至水沸腾，吸光度基本保持不变。水浴温度越高，需要的萃取时间越短，综合考虑，水浴温度选择85 ℃，加热平衡时间为20 min。

2.5共存离子的干扰

大米中大量存在的K+、Na+、Ca2+、Mg2+对铅的测定基本没有干扰，这些金属离子在浊点萃取过程中被分离到了水相。对能与DDTC络合的Cd2+、Cu2+、Zn2+、Fe3+、Mn2+，试验结果表明，当这些干扰离子浓度为Pb的100倍时对测定没有干扰，实际上大米样品中这些干扰离子含量不会超过干扰允许量。

2.6样品测定及加标回收率

以所建立的浊点萃取-火焰原子吸收光谱法测定了实际样品中Pb的含量，并进行加标回收率试验，结果（表1）表明，加标回收率为107%，标样GBW-08502的测定结果与参考值一致，符合测定要求。

3结论

参考文献：

[1]GB 2715—2005粮食卫生标准[S]. 2005.

[2]NY/T 419—2007绿色食品 大米[S]. 2007.

[3]GB 500912—2010食品中铅的测定[S]. 2010.

[4]张慧，许晓菁，杨一青，等. 浊点萃取技术及其应用研究进展[J]. 化工进展，2012，31（增刊1）：441-447.

[5]宋雪洁，刘欣丽，段太成，等. 浊点萃取-石墨炉原子吸收光谱法测定环境样品中的镉[J]. 分析化学，2009，37（6）：893-896.

原子发射光谱法 篇7

铅在电气工业中用于制造蓄电池、各种电缆和熔断保险丝。铅板、铅管用作冶金和化工设备防腐的耐酸衬里等, 还可用于制造各种合金和化工颜料;用作原子能和X射线的防护层、防护屏及军事用途。国家标准GB/T 469-2005中规定了铅锭中银、砷、铜、铋、锑、锡、锌、铁8种杂质元素的含量最大值, 目前没有同时快速测定铅锭中8种杂质元素的方法, 现有国家标准GB/T 4103-2000多采用分光光度法和原子吸收光谱法, 均为单元素多次测定的方法, 步骤复杂繁琐, 试剂消耗多、检测周期长。近些年开始广泛应用的电感耦合等离子体原子发射光谱法 (ICP-AES) 虽然能够同时测量多种元素, 但是仍然存在样品需要溶解处理, 需要配制多种标准溶液等问题。

1 实验研究

1.1 仪器与设备

斯派克公司SPECTRO LAB M9光电直读光谱仪, CZA-4A型催化再生气体净化机, 上海明精机床有限公司C0630型车床, 昆明梅塞尔气体产品有限公司GB/T4842-2006高纯氩气 (Ar≥99.999%) 。

1.2 仪器工作条件

CZA-4A型催化再生气体净化机工作条件:工作压力≤0.6 MPa, 催化塔工作温度250℃, 吸收塔工作温度27℃, 吸收塔再生温度400℃, 再生气体用量500m L/min。

SPECTRO LAB M9光电直读光谱仪工作条件:电压220V, 频率50Hz, 湿度55% (相对湿度) , 温度27℃, 氩气压力0.5MPa, 氩气纯度:O2≤5ppm、N≤20ppm、H2O≤5ppm、CO2+CH4≤5ppm, 氩气流量:激发样品时300L/h、不激发样品时30L/h。

1.3 工作参数

预冲洗时间3s, 预燃时间3s, 曝光时间5s, 如图1所示。

1.4 实验材料

1#驰宏铅锗牌铅锭, 国家标准样品铅锭。

1.5 实验方法

将待测铅锭用车床制备出光洁、平整的待测表面[1], 使用光电直读光谱仪, 测量出铅锭中银、砷、铜、铋、锑、锡、锌、铁8种杂质的含量, 每测一次后更换铅锭上的另一点再次激发, 每个铅锭取四个不同激发点。

2 实验结果

2.1 谱线选择

在光谱分析中, 同一元素有着不同的波长, 每一特定波长的元素只能适应一定的分析范围, 为了满足分析要求, 需要选择合适范围的分析谱线。1#驰宏锌锗牌铅锭中各元素含量范围如表1所示。

光电直读光谱仪内置工作曲线检测范围见表2, 通过标样或者自制标样进行曲线回归, 此检测范围可以扩大。

根据1#驰宏锌锗牌铅锭中各元素含量范围与各波长元素的测量范围确定了银、砷、铜、铋、锑、锡、锌、铁8种元素的确定波长谱线见表3。

2.2 工作曲线

分析元素的工作曲线[2]是光强与含量拟合的曲线, 通过测量已知含量的国家标准样品铅锭的含量, 用强度值作纵坐标, 含量值作横坐标, 依次将这些点用最小二乘法描绘, 制出工作曲线。图2是铋元素的工作曲线。

工作曲线在制作中受电压波动、空气中温度、湿度、氩气等条件影响, 会发生不同程度的漂移。因此, 每次测量样品前, 要用内部质量管理控制样品进行监控。当分析结果出现较大变动时, 应对工作曲线进行漂移校正, 将工作曲线校正到最佳状态再进行测样。

2.3 方法的精密度

用国家标准样品铅锭作为未知样, 在试样表面不同位置测量11次, 测量出各元素的相对标准偏差, 精密度[3]试验结果如表4所示。由表4可以看出, 各元素的11次测量相对标准偏差都在1.64%以内, 说明此方法的精密度结果满意。

2.4 方法的准确度

用此方法测量已知结果的国家标准样品铅锭, 所得结果与标准结果如表5所示。

由表5可以看出, 本法的测试结果与认定值接近程度高, 其准确度结果非常满意。

3 结论

通过试验证明, 采用火花源原子发射光谱法测定铅锭中的8种杂质元素——银、砷、铜、铋、锑、锡、锌、铁的含量, 不仅能获得准确的结果, 且具有速度快、成本低等特点。

参考文献

[1]王学军.高铝稀土锌合金的光电直读光谱分析[J].岩矿测试, 2008, 27 (2) :153-154.

[2]钱振彭, 张士通, 黄本立, 等.发射光谱分析[M].北京:冶金工业出版社, 1979.

原子发射光谱法 篇8

随着科学技术发展,对钢材的要求越来越高,其中超低碳优质钢应用日益广泛,而这些优质钢中碳含量一般控制在30mg/kg范围内,其冶炼技术也已逐渐成熟[1]。对钢中超低碳的分析方法大多采用红外吸收法[2],虽然该检测技术已成熟,但采用红外吸收法分析,对其样品制备、坩埚空白等因素控制较高[3],同时红外吸收法只能对钢中碳硫含量分析。本文尝试研究采用辉光放电发射光谱仪对超低碳样品分析条件进行试验研究,提出辉光放电发射光谱法分析钢中超低碳分析方法,其样品制备简单,操作方便,空白干扰少,分析结果精度和准确度可满足技术指标要求。

1 试验部分

1.1 仪器

GDS850A辉光放电发射光谱仪(美国力可公司)。

1.2 仪器条件

Grimm型DC光源,阳极内径4 mm,阴阳极间距0.15mm,光栅刻数3600条/mm,1800条/mm组合型[4],谱线波长范围120~800nm。控制方式为恒功率-电压,启动电压800V,启动真空799.9 Pa,启动时间3s,预溅射电压1250V,预溅射电流45m A,预溅射时间60s,分析电压1250V,分析电流45m A,分析时间10s,光电倍增管PMT900。

1.3 试验方法

1.3.1 标准工作曲线制作

选择含碳的低合金钢光谱标准样品(0.0010%~0.052%),将所选用的标准样品处理后,在仪器工作参数下激发各标准样品,选择156.143nm为碳分析谱线,249.326nm内标铁的分析谱线,以碳标准与内标铁谱线强度的比值与碳的质量分数绘制标准工作曲线。1.3.2钢铁样品分析将钢铁样品制备成长宽均大于15mm的块状体,在0.074mm氧化锆砂纸打磨后,用无水乙醇清洗表面,吹干,在优化的仪器工作参数下激发各样品,直接得到各样品中碳的分析结果。

2 结果与讨论

2.1 样品制备方法研究

碳是一种极易污染的元素,为获得较好的分析结果,必须保证整个样品制备、激发过程中相应的设备环境整洁。同时样品制备所用砂带的种类、新旧程度、电极表面的清洁程度都对碳的分析精度有较大影响。试验结果表明:用粒径为0.074mm氧化锆砂纸对标准样品(BSLC-6)进行打磨后,测定所得值的相对标准偏差(n=11)均小于12%。

2.2 光源参数的优化

2.2.1 放电电流和放电电压

直流型辉光放电光源的放电参数主要为放电电压、放电电流和氩气压力。当采用辉光放电光谱法测定样品化学成分时,光源的控制一般采用恒定放电电流和恒定放电电压方式,因此,放电电流和放电电压是重要的光源参数[5]。本文选用249.326nm铁线作为内标线,选用BSLC-1R作为标准样品,进行不同放电压和放电电流对碳元素分析线强度比试验。

当放电电压恒定在1250V时,试验结果(见图1,2)。由图1,2可知,放电电流从20m A增加到60m A时,虽然碳铁谱线强度比随电流的升高而降低,但测量碳铁谱线强度比相对标准偏差(n=11)随着电流升高而降低。为保证碳元素有较大的谱线强度比和较低相对标准偏差,放电电流设定在45m A。

当放电电流45m A,放电电压从700V增加到1400V,碳与铁谱线强度比随电压升高而升高,测量碳铁谱线强度比相对偏差(n=11)随着电压升高而降低。考虑到在激发时激发功率的控制,放电电压1100~1300V均比较合适,本试验设定为1250V。

2.2.2 预溅射时间和分析时间

在辉光光源中,样品表面原子先被溅射出来,进入到辉光放电区域之中被激发,溅射和激发是相对独立的过程。对于不同化学组成的标准样品,虽然其溅射有差异但对元素的激发过程不产生明显的效应,只需要保证在样品溅射平衡之后进行各元素的信号积分[3]。控制放电电压电流恒定,激发BSLC-1R标准样品,实时观察碳元素的谱线强度随时间的变化,结果表明,溅射时间在40s之后,碳的谱线强度趋于稳定,因此本方法的预溅射时间选择为60s。

分析时间的长短与碳分析结果的稳定性相关,试验结果表明,碳元素谱线强度比相对标准偏差随分析时间的增加而减少,6s之后基本趋于稳定,为保证样品中碳有着较好的检出限,分析时间设定为10s。

经过优化的分析参数为(见表1)。

2.3 共存元素的干扰

钢铁中共存元素主要有铁基元素及合金元素铬、锰等。在优化的仪器工作参数下,测定计算各共存元素对碳的干扰系数。结果表明:钢铁中铁基元素及合金元素对碳的干扰系数很小,即钢铁中铁基元素及合金元素对碳的测定无明显干扰。

2.4 标准曲线及检出限

按仪器工作条件,测定钢铁光谱标准样品,碳与内标铁谱线强度比与碳的质量分数在0.0010%~0.052%之间呈线性关系,线性回归方程为I=3.7765w+0.001684。选择一块标准样品(ECRM097-1D),进行11次强度测定,计算相对标准偏差(RSD)为11.2%,根据检出限理论计算公式测得方法的检出限为0.00095%。

2.5 准确度和精密度试验

按仪器工作条件对低合金钢标准样品中碳进行测定(见表2)。

3 样品分析

选用6块实际样品进行测定,其测量值与红外吸收法测量值相比较(见表3)。结果表明,该方法用于钢中超低碳样品分析是有效的。

4 结论

通过研究辉光放电光源参数——放电电压、放电电流、预溅射时间和分析时间对钢标样中激发强度和稳定性影响研究,优化辉光放电光源参数,建立辉光放电发射光谱法测定钢中超低碳含量分析方法。

本法分析钢中超低碳含量具有良好的精密度,其分析结果均与标准值或红外法一致,具有良好的准确性。

参考文献

[1]邢华宝,徐汾兰,李锦,等.钢铁中超低碳的分析.冶金分析,2001,21(2):24-25

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.中国国家标准化管理委员会.GB/T201232006钢铁总碳硫含量的测定高频感应炉燃烧后红外吸收法(常规方法)[s].北京:中国标准出版社,2006

[3]马小东,张长均.超低碳硫的在线分析[J].冶金分析,2007,27(增刊):40

[4]Operation Manual of GDS-850A[Z],LECO Co,2005

原子发射光谱法 篇9

众所周知, 重金属的存在 (例如C d, C o, C R , C u, H g, N i和Pb) 与人类健康以及农业、畜牧业、水产行业密切相关。由于在制革的过程中使用鞣剂、染料和含有金属盐的添加剂, 皮革、纺织品中经常发现重金属。所以, 多个国家制订法规监管皮革和革制品中的重金属浓度, 很显然, 检测皮革中的重金属极其重要。

早已发现和报道重金属检测的不同分析方法, 其中包括原子吸收光谱测定法 (A A S) , 电感耦合等离子体原子发射光谱法 (IC P-A ES) 、电感耦合等离子体质谱法 (IC P-M S) , 还有其他方法, 其中IC P-A ES法运用最为广泛。它利用电热雾化器产生原子的A A S提供最高的灵敏分析, 然而, 这需要一个一个元素进行分析。微波等离子体原子发射光谱法产生稳定的氮等离子体传递微波能量, 是另一种可替代的的光谱分析技术。尽管微波等离子体已经存在了几十年, 它的主要运用被局限于特定研究, 很少商用。

最近, 也在进行氮等离子气体的研究, 此外通过比较微波和电感耦合等离子体源显示M P性能接近于IC P 。所以, 以氮气运行的M P-A ES, 由于其运营成本明显低于依赖氩气或氦气运行的仪器, 是许多分析化学研究领域感兴趣的原因。已经有研究报道一种M P-A ES仪器 ( A gilent Technologies 4100 M P-A ES) 成功运用在农业物料中的元素分析。 然而这里并没有研究氮M P-A ES技术在分析皮革毛皮材料中的应用, 关于其在重金属中有用科学信息就更少了。

这项工作的目的就是为测定皮革和毛皮中重金属开发出一种成本更低的方法。在这项工作中, 样品经过微波辅助消化, M P-A ES和IC P-A ES分别进行检测。本文讨论该方法的准确性, 包括精确度, 精密度和检测极限。该法通过M P-A ES法分析皮革和毛皮样本中的C d、C o、C r、C u、H g、N i和Pb, 并且同IC P-A ES法分析得出的结果做了比较。

2 实验部分

2.1 标准物质、试剂和样品

常用标准溶液 (1 000 m g/L) 中作为标准物质的C d, C o、C r、C u、H g、N i和Pb, 都是从中国计量科学研究院购买的。 65% (w /w) 硝酸 (H N O3) , 30% (w /w) 过氧化氢 (H2O2) , 硼氢化钠 (N a B H4) , 氢氧化钠 (N a O H) 来自北京化工厂, 所有的都是优级纯试剂 (G R) 等级。在M P-A ES法测定时, 引入了一种由2% (w /w ) N a B H4与1% (w /w ) N a O H组成稳定溶液的还原剂。用于测定C d, C o、C r、C u、H g、N i和Pb的标准物质皮革 (G SB16-3087-2013) 是由中国皮革和制鞋工业研究院提供的。所有的溶液试剂采用纯净水 (18.2M Ω·cm) 新鲜配制。这23 组测试用的皮革和毛皮样品来自中国不同地方的几家大型皮革工厂。 (见表S1, 附录a, 补充数据)

2.2 仪器

M D S-10 微波消化系统来自Sineo有限公司, 用于所有皮革样品的微波辅助酸消化。安捷伦4100 M P-A ES的多模进样系统 (M SIS) (允许还原性溶液同时引入) 用于分析皮革和毛皮样品中的重金属。 安捷伦710-ES IC P-A ES用作测定的参考。正如图1 中示意图所示: 在无需改变进样系统下, M SIS允许使用蒸汽发生 (H g) 和常规气动雾化 (C d, C o, C r, C u, N i和Pb) 进样路线。

通过M P-A ES和IC P-A ES来测定C d, C o, C r, C u, N i和Pb的仪器操作条件和设置已经列在了表1 当中。每次运行前, 都要优化参数。

2.3 微波辅助消化

皮革和毛皮样品切成大约0.5 cm *0.5 cm厚的碎片。大约0.2 g样品转移进由聚四氟乙烯制作的微波消化瓶, 最大允许压力和温度分别为5 M Pa和260℃。每个瓶中加入4 m L的硝酸 (14.4 M ) 和1 m L过氧化氢溶液 (9.8 M ) 。样本的微波辅助消化处理如下:升温到130 ℃并保温5 m in, 然后再升温至180 ℃保温10 m in, 最后升温至220 ℃保温20 m in。从室温上升到最终温度总上升时间需要超过20 m in。消化之后, 微波消化的玻璃瓶需要冷却到室温才能取。消化液转移到酸度为0.7 m ol/L容量瓶中, 总体积接近25 m L, 然后过滤。同时也需要准备一组不加样品、包含相同试剂量的空白对照。将与测试样本质量相同 (0.2g) 的皮革标准物质, 按照上述操作过程消化后, 测定重金属的回收率。

2.4 测定

在样品制备后, 为选择最优光谱波长, 进行了波长优化。在监测光谱干扰的波长范围, 通过M P-A ES和IC P-A ES分析多元素标准溶液。选定的波长列在表1 中, 为了校准, 将1 000μg/m L的标准液采用5% (w /v) 硝酸稀释作为混合标准溶液。

选出来校准范围 (7 个点) 是为了匹配预期的元素浓度, 其中C d, C o, C u, H g, N i, Pb是0~1.2ug/m L, C r是0~60 ug/m L。

在这项工作中, 有一个标准参考溶液用来优化参数, 如雾化气压、重复次数、读取期和稳定时间。

3 结果与讨论

3.1 最小检测量

测试10 个标准衍生物空白样结果的3 倍为最小检测量 (LO D) , 每个皮革样品中重金属元素通过M P-A ES法和IC P-A ES法求出的LO D列在表2 中。分析表明M P-A ES的最小检测量 (LO D ) 和IC P-A ES相似。并且两者的LO D差别非常小, 这意味着M P-A ES的性能比得上IC P-A ES性能。

3.2 精确度与精密度

所有程序的精确度与精密度都是由测定C R M皮革样本 (G SB 16-3087-2013) 中C d, C o, C r, C u, H g, N i和Pb来评估。C d, C o, C r, C u, H g, N i和Pb的校准曲线所有相关系数大于0.999, 校准范围显示出良好的线性关系。关于铜标准光谱和校准图如图2 所示。很明显可以看出样本在自由背景干扰下有一个高且连续的峰。正如相应插图中所示, 在选定的波长为327.395nm时, M P-A ES的校准曲线为y = -45+72500x。

从G SB 16-3087-2013 中获取的信息记录在表3 中。显示回收率范围97.9% ~103.1% , 并且7 次重复消化得出的相对标准差 (R SD) 有较高的精确度, 范围是0.65% ~3.06% 。这些结果证明了M P-A ES精确测定皮革样本中C d, C o, C r, C u, H g, N i和Pb是相当准确的。

3.3 皮革和毛皮样本的分析

表S1 中列出了23 组测试皮革和毛皮样本 (附录A , 补充数据) 。对C R M的最初测试后, M P-A ES和IC P-A ES都对23组皮革和毛皮样本进行了分析, 结果列在表S2 (附录A , 补充数据) 。M P-A ES测得这些样品的铬含量在36.1 m g/kg到34 246.0m g/kg范围内。同时, IC P-A ES测得相应的值是36.2~34 032.4m g/kg。大多数的样本中发现铜的最大质量浓度达到65 m g/kg。在样品中至少有一种其他元素 (C d, C o, H g, N i, Pb) 。

每个收集到的皮革和毛皮样本通过M P-A ES和IC P-A ES法测得重金属元素R SD值列在了表S2 (附录A , 补充数据) 。所有的定量数据通过统计分析来表示平均值±标准偏差 (SD) , 平均值的显著性通过A N O V A单程统计方差分析计算出来。当概率值p >0.05 则认为在M P-A ES和IC P-A ES中没有统计学显著性差异。M P-A ES和IC P-A ES法测量皮革和毛皮的数据, p值列在表S2 (附录A , 补充数据) 。可见, 绝大多数样本的显著性差异没有发现。然而, 也有个别的p值小于0.05, 这就表示从M P-A ES中获取数据是不同于IC P-A ES的。统计上的区别可能是由皮革和毛皮样本不均匀造成的。虽然如此, 通过M P-A SE获取的结果和通过IC P-A ES获得数据十分相似。 这表明M P-A ES的分析性能与IC P-A ES相当。

4 结论

建立了通过微波辅助消化法 (M P-A ES) 测定皮革和毛皮样本中C d, C o, C u, H g, N i, Pb的含量。M P-A ES和IC P-A ES方法分析了23 组皮革和毛皮样本, M P-A ES法获得的值同从IC P-A ES中获得的值是相似的, 这意味着两种方法测定值的不同是可以接受的。由于低运行成本和实验安全程度高的重要优势 (如:不需要昂贵和易燃气体) , M P-A ES方法在重金属测定皮革和毛皮样品显示出广阔的应用前景。

摘要：一种测定皮革和毛皮中重金属离子 (Cd, Co, CR, Cu, Hg, Ni和Pb) 的灵敏检测方法——微波等离子发射光谱法 (MP-AES) 。这种方法利用了微波辅助酸消化, 并且可以进行多样同时测定。在用微波等离子发射光谱法分析之前, 使用微波法辅助硝酸和过氧化氢进行酸化。结果与标准化方法——电感耦合等离子体原子发射光谱法 (ICP-AES) 检测的结果做了比较。通过测定法定标准物皮革 (CRM, GSB16-3087-2013) 所有重金属离子含量, 统计检验表明该法具有良好的精确性和精密度。在优化条件下, 回收率在97.9%103.1%, 相对标准偏差 (RSD) 在0.65%3.06%, 检测下限在0.82 mg/kg (Ni) 到1.94mg/kg (Hg) , 符合检测要求。此外, 通过MP-AES法和ICP-AES法对23组皮革和毛皮样品进行重金属测试, 显示二者结果具有完全的一致性。MP-AES法的好处在于将氮气用于等离子体的生成, 分析成本低, 操作安全性提高。MP-AES系统可以提供与ICP-AES类似的功能, 可选用作皮革和毛皮测试规定的常规分析方法。

原子发射光谱法 篇10

关键词：原子荧光测铅,干法消化,湿法消化,酸度

食品中铅测定国标第一法是石墨炉原子吸收法。由于高级石墨炉价格昂贵, 不适合基层工作的普及。氢化物发生原子荧光光谱法日趋完善, 具有高灵敏度, 低检出限, 操作简单等优势, 应用日益广泛。但原子荧光法检测铅时对反应体系的酸度要求十分苛刻, 最终反应废液的pH值应为8～9左右[1]。国标中样品消化采用湿法消化, 反应后虽经加水脱酸, 但不能保证每一样品的残留酸量一致, 使得样品酸度不一, 难以控制反应体系的酸度, 不能满足测铅时对酸度的要求。经过我们反复实验、验证, 改用干法消化来处理样品, 得到了满意的结果。

1 实验材料与方法

1.1 仪器

北京吉天双道原子荧光光度计AFS-920, Pb空心阴极灯, 马福氏炉。

1.2 试剂

所用试剂均为优级纯或分析纯, 测定用水为重蒸水;高纯氩气;1+1盐酸;100g/L铁氰化钾;10g/L草酸;内控样品:茶叶, 购自地球物理化学勘查研究所, 标准值为1.5±0.2mg/kg;Pb标准溶液:ρ (Pb) =1 000mg/ml, 购自中国计量科学研究院;10μg/ml铅标准使用液:准确移取1 000mg/ml铅标准溶液1.00ml, 用1%硝酸溶液定容100ml;1μg/ml铅标准使用溶液:准确吸取10μg/ml铅标准使用液10.00ml用水稀释定容100ml, 临用时现配。

1.3 方法

GB 5009.12-2010第二法氢化物原子荧光光谱法。样品处理方法: (1) 湿法消化。 (2) 干法消化。

1.4 实验步骤

1.4.1 样品

称取混匀内控样品0.2g左右 (均精确到0.001g) 。加标回收样品:内控样品0.2g左右 (均精确到0.001g) 加入铅标准溶液ρ (Pb) =1μg/ml 0.2ml。同时做样品空白。

1.4.1. 1 湿法消化

样品加硝酸+高氯酸 (9+1) 10ml摇匀浸泡, 放置过夜, 次日消化至淡黄色或无色 (如消解过程中色泽较深, 稍冷补加少量硝酸, 继续消解) , 稍冷加20ml水加热赶酸, 至消解液0.5～1.0ml, 移入25ml容量瓶中, 加盐酸 (1+1) 0.5ml, 0.5ml, 10g/L草酸, 1.0ml, 100g/L铁氰化钾溶液, 纯水定容, 摇匀, 30min后测定。

1.4.1. 2 干法消化

先小火炭化至无烟后, 移入马福氏炉500℃灰化6～8h。消化好的样品加1+1盐酸0.5 ml, 用纯水移入25 ml容量瓶中, 加入0.5 ml, 10g/L草酸, 1.0 ml, 100g/L铁氰化钾溶液, 定容, 摇匀, 30min后测定。

1.4.2 标准系列

分别吸取1μg/ml铅标准使用溶液0.00ml、0.10ml、0.25ml、0.50ml、1.00ml、1.50ml (相当于铅浓度0.0ng/ml、2.0ng/ml、5.0ng/ml、10.0ng/ml、20.0ng/ml、30.0ng/ml) 于50ml容量瓶中, 用少量水稀释后, 加入0.5ml 1+1盐酸, 0.5ml, 10g/L草酸, 1ml, 100g/L铁氰化钾, 纯水定容, 混匀。放置30min后待测。

1.4.3 还原剂

2%硼氢化钾 (介质为0.5%氢氧化钾) ;载流:1%盐酸, 0.4%铁氰化钾, 0.02%草酸。

1.4.4 仪器分析条件

光电倍增管负高压270V;空心阴极灯电流60mA;原子化器高度8mm;载气流量400ml/min, 屏蔽气流量800ml/min;标准曲线法测量;根据峰面积计算。

2 结果

2.1 湿法消化平行样结果

空白值很高, 偏差很大, 样品结果不平行, 甚至出现有的样品荧光值低于空白值的现象。从外观上看, 标准系列的溶液颜色为黄色, 而样品溶液颜色不一, 有的是黄色, 有的是绿色, 有的有沉淀出现。

2.2 干法消化平行样结果

分别为1.45mg/kg, 1.49mg/kg, 1.38mg/kg, 1.52mg/kg, 标准值为1.5±0.2mg/kg。均符合要求。回收率为96%, 98%。样品溶液由于消化过程中没有用酸, 所以颜色与标准系列一致, 都呈淡黄色。

2.3 由于铅的原子荧光反应对酸度的要求比较苛

刻, 所以湿法消化后残留的酸对反应体系的影响很大, 样品的酸度过高还会引起沉淀, 影响测定结果[2]。干法消化过程中未使用酸, 样品酸度可控制一致, 满足测铅时对酸度的要求。

2.4 测铅样品加入铁氰化钾与草酸, 放置30min后

应尽快测定, 而且铁氰化钾应现用现配。比较了样品消解当天和第二天的测定值, 第二天的测定值明显高于当天的值。见表1。

3 结论

原子荧光法测食品中的铅, 样品消化推荐使用干法消化。相对于湿法消化, 干法消化未使用酸, 样品酸度可控, 减少了污染, 节约试剂, 操作简便, 且样品平行性好, 回收率高。

参考文献

[1]原子荧光分析方法手册[M].北京吉天仪器有限公司, 2003:48.

原子发射光谱法 篇11

关键词：铜；微波消解；浊点萃取；火焰原子吸收光谱法；粮食

中图分类号： O657.31文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）02-0250-03

收稿日期：2013-05-28

基金项目：江苏省高等学校大学生实践创新训练计划（编号：201313842014Y）。

作者简介：夏昊云（1980—），女，江苏泰州人，硕士，讲师，主要从事痕量分析及其应用研究。E-mail：xiahaoyun@163.com。铜是人体必需微量元素之一[1]，对人体内分泌、造血细胞的生长都有一定的生理作用，但摄入过量也会引起多种疾病。我国国家标准中规定粮食中铜含量不得高于 10 mg/kg，因此了解天然食物中含铜量对人们合理安排膳食具有重要意义。当非离子表面活性剂的水溶液加热超过某一温度时，溶液出现浑浊和相分离，这种现象称为浊点现象，此时的温度称为浊点温度。浊点萃取（cloud point extraction，CPE）以非离子表面活性剂胶束水溶液的溶解性和浊点现象为基础，通过改变试验参数引发疏水性物质和亲水性物质的分离。因为表面活性剂相的体积远小于水相，所以分析物在与基体分离的同时也得到了一定程度的富集。与传统液-液萃取技术相比较，它不使用挥发性有机溶剂，对环境无污染[2]，满足了绿色分析发展的需要[3]。

目前测定微量铜的常见方法有分光光度法[4]、火焰原子吸收光谱法[5-7]、石墨炉原子吸收光谱法[8]、电感耦合等离子体发射光谱法[9]。火焰原子吸收光谱法操作简便、分析速度快，结合浊点萃取的预处理技术，大大提高了测定灵敏度，改善了分析性能。本研究以8-羟基喹啉为络合剂，以Triton X-114 为表面活性剂，采用浊点萃取与火焰原子吸收光谱联用法测定微波消解后粮食中的痕量铜，结果表明该方法能够获得较低的检出限和较高的萃取率，用于实际样品分析，结果令人满意。

1材料与方法

1.1材料

大米、玉米、荞麦、绿豆样品，为市售。

1.2仪器

TAS-990原子吸收分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）及铜空心阴极灯；XT-9900型智能微波消解仪（上海新拓微波溶样测试技术有限公司）；AL204电子天平[梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司]。

1.3试剂

1 000 μg/mL铜标准储备液（北京有色金属研究总院）；20 μg/mL铜标准使用液（稀释铜标准储备液得到）；磷酸系列缓冲溶液；Triton-114（上海凌峰化学试剂有限公司）；8-羟基喹啉（中国医药集团上海化学试剂有限公司）；硝酸甲醇溶液（体积比1 ∶9）。试验试剂均为分析纯，试验用水为超纯水。

Triton-114配成5%的水溶液。0.010 mol/L 8-羟基喹啉溶液配置：称取0.145 g 8-羟基喹啉，用0.10 mol/L盐酸溶液溶解后，以超纯水稀释至100 mL。

1.4试验方法

1.4.1原子吸收分光光度计测定条件波长325.3 nm，灯电流0.6 mA，狭缝宽度0.5 nm，燃烧器高度5 mm，光谱带宽0.4 nm，乙炔流量1.5 L/min，空气流量6 L/min。

1.4.2样品的预处理称取约0.500 0 g粉碎均匀的粮食样品置于消解罐中，同时做试剂空白；加入5mL优级纯硝酸，充分混匀，再加入2 mL 30%H2O2，装好外消解罐；调试好微波消解仪，选择消解条件进行消解，消解程序见表1。消解完毕，取出消化罐冷却至室温后，加热赶酸至2 mL，以1%硝酸溶液定量转移并定容至25 mL，混匀后待用。

1.4.3浊点萃取和测定方法取一定量铜工作溶液于 10 mL 离心管中（为使试验数据更加精确，先对离心管的刻度进行重新标定），加入0.010 mol/L 8-羟基喹啉溶液1.5 mL，用磷酸缓冲溶液调节溶液pH值为7.5，静置20 min后，加入体积分数5%的TritonX-114溶液0.5 mL，用去离子水稀释至10 mL，摇匀，置于50 ℃恒温水浴中，加热25 min后，趁热以3 000 r/min离心5 min使分相。分相后的溶液置于冰浴中冷却至接近0 ℃，使表面活性剂相变成黏滞的液相，然后弃去水相，加入0.2 mL硝酸甲醇溶液，以降低表面活性剂相的黏度，并用超纯水定容至2 mL，摇匀后直接使用原子吸收分光光度计（FAAS）对铜含量进行测定。

2结果与分析

2.1萃取条件的选择

2.1.1溶液pH值溶液的pH值主要影响络合物的形成，合适的酸度条件有利于金属离子与络合剂形成稳定的螯合物，获得满意的萃取率。试验考察了pH值在5.0～8.5时体系的萃取效果，发现铜的吸光度随pH值的升高而逐步增大，在pH值为7.5～8.0时吸光度达到最大且保持相对稳定（图1），因此本试验选取的溶液pH值为7.5。

2.1.2络合剂8-羟基喹啉用量络合剂的用量对浊点萃取的效率有很大影响，络合剂用量过大会使溶液产生一定沉淀，影响原子吸收光谱的测定；而用量过少则铜不能被完全络合。试验考察了0.010 mol/L 8-HQ溶液的用量对萃取率的影响，当8-HQ用量大于1.5 mL时，铜的吸光度达到最大且保持相对稳定（图2），因此本试验选取的8-HQ用量为 1.5 mL。

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2.1.3表面活性剂TritonX-114用量浊点萃取的富集效果取决于水相与表面活性剂相两相的体积比，在保证萃取完全的前提下，扩大相比，可提高萃取效率和富集能力，而TritonX-114浓度的大小决定了表面活性剂相体积的大小。试验考察了表面活性剂用量为0.3～2.5 mL时对萃取率的影响，结果表明当5%TritonX-114用量为1.0 mL时，铜的吸光度达到最大（图3），因此选取TritonX-114的用量为1.0 mL。

2.1.4平衡温度和时间合适的平衡温度和时间对反应的完成、相分离和萃取效率都很重要。为了在尽可能低的平衡温度和最短的时间达到完全萃取，试验了不同温度和时间对萃取率的影响。试验发现50 ℃时溶液出现明显的相界面，平衡时间25 min时可以萃取完全（图4），因此本试验选择在 50 ℃ 中加热25 min。

2.1.5黏度浊点萃取后得到的表面活性剂相是黏稠的液体，为了方便地把表面活性剂富集相引入原子吸收分光光度计的雾化器，在相分离后可加入硝酸甲醇溶液来降低黏度。本试验发现，当加入硝酸甲醇溶液体积为0.2 mL时，铜的吸光度最大；当加入体积小于0.2 mL时，由于溶液黏度下降，吸收信号减小（图5）。因此试验中选取0.2 mL为最佳黏度调节剂用量。

2.2分析特性

在最佳试验条件下，加入0.02、0.04、0.08、0.12、0.16 mg/L 铜离子标准溶液系列经浊点萃取后可得到吸光度（D）与铜离子浓度（C）的校正曲线D=0.975 1C+0.039（校正曲线的线性范围为0～0.2 mg/L），相关系数为0.998 6。连续测定11次空白溶液求得检出限（3σ）为0.60 μg/L，对100 μg/L铜平行富集测定11次，得到相对标准偏差RSD为3.1%。用常规火焰原子吸收法测定铜离子含量所得的校正曲线为D=0.065C-0.002。由对比可知，浊点萃取富集后铜测定灵敏度约是原来的15倍。

2.3共存离子干扰试验

试验考察了常见干扰离子对铜（100 μg/L）的浊点萃取效率的影响，结果表明：当相对误差绝对值不大于5%时，质量倍数200倍的Na+、K+，80倍的Al3+、Ca2+、Zn2+，50倍的Mn2+、Cd2+、Fe2+，10倍的Ag+、Pb2+、Ba2+、Sr2+、F-、SO42+、PO43+、Ac-，3倍的Ni2+、Cr3+、Mg2+对测定无干扰；Fe3+对测定有干扰，可加入抗坏血酸消除干扰。

2.4实际样品测定

按本试验“1.4”方法对市售粮食样品中的铜含量进行测定，加标回收试验结果表明，回收率在97.6%～101.8%之间（表2）。

3结论

浊点萃取是一种简单、安全、快捷的分离富集痕量金属的方法。TritonX-114作为浊点萃取剂具有低浊点温度、高密度等优点。本研究以8-羟基喹啉为络合剂、以TritonX-114为萃取剂测定铜含量，确定了试验最佳条件，并成功地与火焰原子吸收分光光度法联用测定了微波消解后粮食样品中的铜含量。该法具有分析快速、成本低廉和操作简便等优点。

参考文献：

[1]中国预防科学医学院. 食物成分表[M]. 北京：人民卫生出版社，1992：54.

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原子发射光谱法 篇12

1 电感耦合等离子体原子发射光谱法概述

电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)是以等离子体为激发光源的原子发射光谱分析方法。样品由载气(氩气)引入雾化系统进行雾化后,以气溶胶形式进入等离子体的中心通道,在高温和惰性气氛中被充分蒸发、原子化、电离和激发,使所含元素发射各自的特征谱线。根据各元素特征谱线的存在与否,鉴别样品中是否含有某种元素(定性分析);由特征谱线的强度测定样品中相应元素的含量(定量分析)[12]。

(1)操作简单,分析速度快。

一般不需要对样品进行化学预处理,省去了一些配制溶液、溶样等比较繁琐的工序。可以快速的多种元素进行同时分析。

(2)检出限低,灵敏度高。

原子发射光谱仪的检出限高低主要取决于仪器的设备条件、元素的性质和样品组成。大多数元素的在10-6%~10-5%都可以被检测出来。

(3)精密度高、准确率高。

原子发射光谱仪的相对标准偏差一般情况下为5%~20%。

(4)样品消耗少。

一般只需要几毫克到几十毫克样品就可以进行全部金属元素的分析。

(5)选择性好、可用于多元素测定:

每个元素都有一些不受其它元素谱线干扰的特征线,只要选择正确的工作条件,就可以同时或连续的测定数十种元素。

(6)应用的范围广。

原子发射光谱分析法可用作微量和痕量分析,也可以用作常量分析。如果选用不同的激发光源,可对70多种元素进行定性或者定量分析,且测定的含量范围较宽。

2 ICP-AES法在金属矿石样品分析中的应用

电感耦合等离子体原子发射光谱法因其具有很多优良的分析特性,因此,在金属矿石成分的分析检测方面具有很大的优势。

2.1 在铁矿分析中的应用

鞍钢集团技术中心的于媛君等[13],于2005年将铁矿石样品经微波消解溶样处理,等离子体发射光谱法测定铁矿石中Mn、P、Al、Ca、Mg、Ti、Cu、Pb、Zn、As等十余种次、痕量元素的含量。使用ICP法测定标准物质,并与国标方法比照,其结果与标准值相符合,均在国家标准与标样的允许差范围内。回收率为95%~105%,精密度RSD≤3%。

上海出入境检验检疫局工业品与原材料检测技术中心的陈宗宏等人在高压密闭容器中铁矿石试样,测定了铁矿石中14种指标元素,使用该法测定结果与标准值相符合,均在国家标准允许范围之内。回收率为88%~115%。与现行的单元素分析方法相比,缩短了分析周期,适合大批量试样的分析,并已用于实际铁矿的日常检验工作中[14]。

青海省核工业地质局的马振营等人,在2010年采用等离子体发射光谱法测定铁矿石中的磷。试样经一次性处理便可进行分析测试。准确度的相对误差<2.50%,精密度的相对标准偏差<1.20%。该方法准确、快速,适用于大批量样品的分析测试,能很好地满足当前工业生产的需要[15]。

2.2 在铝土矿分析中的应用

贵州省地质矿产勘查开发局一零六地质大队的杨载明于2010年采用四酸(盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸) 溶矿、三酸(氢氟酸-硝酸-硫酸) 溶矿及氢氧化钠碱熔3种前处理方法对铝土矿样品进行分解,电感耦合等离子体发射光谱法测定样品中的镓。结果表明,采用NaOH碱熔法熔矿,HCl酸化提取,ICP-AES 法测定的准确度高,精密度好,易于操作,分析质量完全能满足分析要求,所得溶液可用于Al2O3、Fe2O3、TiO2等项目的化学法测定,便于系统分析[16]。

贵州省地质矿产勘查开发局一零六地质大队的文加波等人采用NaOH熔融分解样品,热水浸取熔融物,加入酒石酸络合钨、钼、铌、钽等易水解元素,然后在盐酸介质中用电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定铝土矿中40种组分。用本法测定了铝土矿国家标准物质和实际样品中的上述40种组分,测定值与认定值或化学法测定值吻合,测定结果的相对标准偏差RSD在0.15%~5.9%之间[17]。

河南省有色金属地质矿产局第一地质大队的代建强使用电感耦合等离子体发射光谱法测定铝土矿中SiO2、Fe2O3、TiO2的含量。回收率为 97.9%~104.9%,相对标准偏差%(n=9)为 1.1%~3.7%[18]。

2.3 在锰矿分析中的应用

新疆矿产实验研究所的谭雪英等人用电感耦合等离子体原子发射光谱直接测定锰矿石提取液中15种主次成分,方法的检出限为0.005~5.6 μg/g。采用本方法对锰矿石国家一级标准样品进行测定,各成分的测定值与认定值相吻合,相对标准偏差(RSD,n=11)为0.8%~3.6%,满足锰矿石的分析要求[19]。

江西有色测试中心有限公司的王红丽用酸消解对矿石样品进行预处理,用ICP-AES法一次测定锰矿石中的6种痕量元素,方法的相对标准偏差为0.3%~2.5%,待测元素的相对标准偏差,为0.95%~4.31%,回收率为97.5%~103%,满足锰矿石中痕量元素的分析要求[20]。

钦州出入境检验检疫局的刘灵芝等人在密闭的消解罐中用盐酸、硝酸、过氧化氢及氢氟酸在微波消解仪中对锰矿石进行消解应用此方法分析了2件锰矿标准物质,测得上述3种元素的测定结果与认定值相符,测定值的相对标准偏差(n=11)在0.63%~1.18%之间。

3 结 语

大量研究表明:ICP-AES法由于其快捷、准确等优点在金属矿石样品的元素分析检测方面应用非常广泛。由于ICP-AES法有着非常丰富的谱线,所以在分析检测的过程中可以选择合适的谱线进行测定,但同时也因为谱线过多而造成比较严重的干扰,因此要求分光系统要具有比较高的分辨率和灵敏准确的检测器,并且要选择更为适合的软件进行正确的背景校正。另外,一些分子光谱和氢气的连续光谱,使ICP-AES方法有很高的背景值,这对于仪器的检出限来说具有非常大的影响,使得仪器不能用于测定超低含量元素。因此,开发低噪声、低背景检测器、原子化效率和离子化效率更高、等离子体更稳定的等离子体原子发射光谱仪是广大科研工作者要重点研究的方向。我们相信,随着光、电、计算机及分析化学等各种相关科学的不断发展,ICP光谱仪的功能会更加广泛,性能会更加完善,在金属矿石的检测中将会拥有更加广阔的应用前景。

摘要：随着国家对地质科学的重视,由分析矿物的组份来了解成矿规律、指导寻找有用矿床已成为地质科研课题的一个重要方向。因此,对矿物的分析测试方法提出了更高的要求,电感耦合等离子体原子发射光谱法因其具有操作简单、线性范围宽、检出限低、灵敏度高、精密度高、准确度好、基体干扰小、可同时测定多个元素等优点,广泛的应用于分析金属矿石样品中的元素。本文对ICP-AES法进行了概述,并对其在几种常见金属矿石样品分析中的应用进行了综述。