等离子体发射光谱法

等离子体发射光谱法（共10篇）

等离子体发射光谱法 篇1

电感耦合高频等离子体光源(Inductively Coupled Plasma torch,简称ICP或ICPT)分析技术作为分析化学中的一个重要组成部分,其发展前沿与分析化学的前沿领域是吻合的。ICP作为广义的光谱分析光源有其自身的发展特点和规律,因此总结近几年来ICP的应用和最新研究进展,有助于了解ICP的发展现状,使ICP更好地承担分析测试的重任。

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。

ICP-AES法另一发展方向是“智能化”。随着所谓的“智能检测器”——电荷转移器件(CTD)如CCD、CID的引入,利用大容量高速度的计算机,迅速存贮样品中的全部光谱信息,采用智能的数据处理方法、人工神经元网络及专家系统,来解决ICP-AES中存在的光谱干扰和大量数据问题,将是提高ICP法分析性能和扩大其应用范围的又一方向。人工神经元网络为“黑箱”方法,将问题的解决依托在神经元网络所映射的复杂函数上,专家系统是一个“白箱”系统,利用ICP-AES中已有的专家知识与谱线及各种有效的数值分析方法,建立综合光谱干扰校正的分析方法系统,不仅可以给出解决问题的结果,而且能够提供解决的方法和理论依据,并随着学科自身的发展,系统中的专家知识及数据库可以不断地被修正和更新。从实用及可行性考虑,专家系统可起主要作用,神经元网络起辅助作用。这方面的研究已经成为ICP-AES法领域中的热点问题。

等离子体发射光谱法 篇2

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钛酸钡中游离钡

建立了用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定钛酸钡中游离钡含量的方法.比较了硝酸和乙酸溶样分离游离钡的.效果,结果表明,ψ=10%的乙酸作为溶剂效果较好.考察了Ba的分析谱线和共存元素干扰问题,Ti对Ba 233.527 nm的测定不产生干扰.标准溶液中加入了与样品量一致的乙酸,保持分析介质的一致性.工作曲线的线性方程为Y=4.219 6 X+0.307 3,方法的线性范围为0.01～100 mg/L,检出限是0.004 mg/L.用于钛酸钡样品的测定,相对标准偏差为1.58%,加标回收率为96.3%～104.0%,测定结果与EDTA滴定法对照,吻合较好.

作 者：王惠敏 张彩云 WANG Hui-min ZHANG Cai-yun 作者单位：广东风华高新科技股份有限公司研究院,广东肇庆,526020刊 名：冶金分析 ISTIC PKU英文刊名：METALLURGICAL ANALYSIS年，卷(期)：200727(6)分类号：O657.31关键词：电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES) 钛酸钡 游离钡

等离子体发射光谱法 篇3

关键词：四酸溶样 电感耦合等离子体 原子发射光谱法 硫化物矿石 22个元素

中图分类号：P575 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（c）-0109-01

辨识样本内的多重元素，常用AES及ICP的整合方法。硫化物辨析之中，适合采纳这一途径。硫化物范畴内的各种矿藏表征着某区段独有的成矿条件、区段地质状态，应被侧重探究。必备解析要点涵盖着某一矿物评价、筛选最佳矿藏、查验产物质地。应当经过测定，得到精准的痕量元素、各类微量元素。这些元素潜藏着某一布设规律，它供应了接续的成矿探究指引，提供可采信息。

1 设定测验流程

1.1 筛选适当仪器

电感耦合特性的这类光谱仪，带有同心雾化架构的装置，以及旋流装置。ICP拟定了1200 W的射频功率；添加的辅助气流是0.5 L/min。雾化状态下的气压设定成25PSI，冷却气体的流量是15 L/min。曝光必备时段：长波为10s，短波为20s。溶液特有的提升量：2 mL/min。

1.2 调制必备制剂

优级纯这样的酸液制剂，包含盐酸硝酸、高氯酸及调制成的氢氟酸。经过蒸馏纯化，调制了高纯水。体系必备电导率设定成18 M/cm。

1.3 分解初始样本

准确称取0.1000克样品，置于150 mL聚四氟乙烯的烧杯中，吹少量水润湿，加入2 mL调制硝酸、3 mL盐酸。为溶液加盖，布设在电热板之上。高温分解两小时，再次添加1∶3的高氯酸及氢氟酸。加盖断掉电源，存留余热来保温。电热板初始的温度应被提升至130℃，接着予以分解。揭开盖子加温，直至冒出了偏多的酸性烟雾。

润湿状态下，增加5%的王水以便驱赶酸液，如此反复多次。等待烟雾全被挥发，取下调制液体，添加偏浓的某规格盐酸，溶解15 min。补充添加偏浓情形下的硝酸，稀释直至20 mL。断掉电源，冷却至初始室温，并且予以定容。

1.4 测定元素特性

测定的22个元素，包含Al、Fe、Pb、Cu、Mo、Ca、Zn、K、Mg、Sb、Na、Ti、Mn、Be、Li、Ag、Cd、Ni、Co、V、Sr。最优状态下，仪器应被稳定半小时。采纳标准比值下的待测溶液，以便标准化。调配的王水浓度为5%，采纳对应着的高低点来描画校准曲线。每隔几类样本，就应测得拟定好的标准样，以此便于管控。

2 辨析测验结论

2.1 确认添加酸量

经过测验可得，混合酸经由分解以后，后续时段的王水提取密切关联着银元素特有的回收概率。测验进展之中，应能先添加某比值的盐酸，放置在电热板，复溶15 min；在这之后，再次添加3∶1的浓硝酸。若没能提炼得来足量的这类硝酸，则银溶解得来的数值会偏低。这种状态下，采纳预备好的标准物质来查验酸液总量。银元素被设定成指示元素，均分6份样本。驱除高氯酸以后，采纳偏浓的王水以便融汇这样的盐类。测定数值表明，复溶必备的耗费酸量，至少应达到5 mL的王水。

2.2 排除测定干扰

分解混合酸，得来22类细化的元素。遇有高矿化特性的制剂样本，适合筛选对应着的高浓度辨别指标。测定元素时，应顺便辨别附带着的多重干扰元素，以便求得精准的这类干扰系数。具体而言，干扰校正的系数应当等于表观浓度再减去多重的元素浓度。

历经干扰测验，可以辨别干扰元素、对应着的被干扰物质，求得精准系数。主要干扰元素涵盖了铁元素、偏少的锰元素。被干扰范畴的元素偏多，但多数规避了这类干扰。为了除掉共存元素表征出来的后续干扰，拟定了校正系数，计算得来这一系数，填入解析程序。按照软件解析，得到自动校正关联的结论。由此可知，若添加了氧化物，则能消解潜藏着的共存干扰谱线。采纳背景校正，以便消解这样的干扰。

2.3 设定检出限

三类制剂被分出10等份，采纳全流程范畴内的空白溶液，以便后续测定。这种情形下，测得标准偏差。标准偏差×校正因数，得到测定下限。为确保测得数值应有的精准性，真实情形下的这类下限应能超出设定好的理论数值。在实验室内，采纳如上的途径来分解调制好的混合酸液。筛选溶解产物，包含多金属特性的常见矿石、多金属类别的贫矿石。统计数值表示，矿藏测定的精密度、准确度都小于10%。多数元素的这类精准度被限制在5%以下。

3 归结得到结论

精矿及多样的非单矿，硫化物检定得来的数值都被涵盖在标准范畴以内。这种测定状态符合开采要求。但是拟定好的分解流程并不适宜超出上限的这类测定。若硫化物特有的样本之内，含有10%以上的硫元素，则不可予以采纳。方铅矿范畴的很多样本，含有复杂基体。这类样本历经熔炼以后，得到偏多的沉淀。这种情形下，测得数值常常会很低，为此也不适宜采纳这一方式。

电感耦合测定带有便捷的优势，可以同时辨识多类要素。对于含量偏高范围内的元素，应能提升初始的稀释水准。经过方式改进，加快了测定速度，缩减了样本附带的杂质。

4 结语

采纳调制成的某规格混合酸，快速辨识矿藏内的22类元素。这类方式带有便捷的优势，可以同时测定。含量偏高这样的精矿元素，应能提升原有的稀释倍数，以便增添原有的精密度。带有铅银这样的矿藏，应能注重试样提炼的精准流程。设定了10%的上限，若超出这一限度，则不可被采纳。

参考文献

[1]马生凤，温宏利，马新荣，等.四酸溶样-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铁、铜、锌、铅等硫化物矿石中22个元素[J].矿物岩石地球化学通报，2011（1）：65-72.

[2]温宏利.王水溶样——电感耦合等离子体发射光谱法同时测定铁铜铅锌硫化物矿石中8个元素[J].岩矿测试，2011（5）：566-571.

[3]宋晓红，冯旭，段伟亚，等.电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定硫化物矿石中的14种常微量元素[J].中国无机分析化学，2014（2）：36-38.

[4]陈永欣，黎香荣，吕泽娥，等.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定锰矿石中铝铜锌铅砷镉[J].冶金分析，2009（4）：46-49.

等离子体发射光谱法 篇4

1 材料与方法

1.1 仪器和工作条件

美国热电Thermo Elemental公司的X series 2型电感耦合等离子体质谱, 自动进样装置, 仪器工作参数见表1。可调式电热板Labtech EH20A plus, MARS微波消解仪 (美国CEM公司) , Millli-Q超纯水器 (美国密理博公司) , DV4000型精确控温电热消解器, 电子天平。

1.2主要试剂

鱼粉样品为中国合格评定国家认可委员会组织的鱼粉中重金属含量的测定 (CNAST0744) 能力验证样品, (Cd中位值0.127 mg/kg, 山东出入境检验检疫局技术中心提供) ;Cd标准溶液1 000μg/ml (国家标物中心) ;Li、Co、In、U调谐液10 mg/L (国家标物中心) ;In内标液1 000mg/ml (国家标物中心) ;硝酸 (BVⅢ级, 北京化学试剂研究所) ;高氯酸 (优级纯, 北京化工厂) ;超纯水 (实验室自制) ;纯氩气 (长春巨洋气体销售中心) 。

1.3 实验方法

1.3.1 样品的前处理

准确称取混匀试样0.5 g左右 (精确到0.000 1 g) 置于三角烧瓶中, 同时做试剂空白。加入硝酸10.0 ml, 高氯酸1.00 ml, 加一小漏斗在电热板上由低温至高温 (200℃左右) 加热消解, 不时缓缓摇动使之均匀, 消解至冒白烟, 消解液呈淡黄色。冷却后, 加10 ml超纯水在电热板上200℃赶酸, 浓缩消解液至1.00 ml左右, 冷至室温后定量转移至25 ml具塞比色管中, 用超纯水定容至刻度, 备用。

1.3.2 仪器工作条件

样品经消化定容后, 按表1的条件进行测定。进样采取双蠕动泵模式, 分别引进待测试液 (包含空白溶液, 标准溶液, 样品溶液) 和内标溶液。

2 结果与讨论

2.1 仪器的优化

进样前使用稀释好的调谐液 (含Li、Co、In、U各1μg/L) 对仪器的灵敏度进行调谐, 调至灵敏度最佳;调节氧化物和双电荷信号为最低。

2.2 内标液的引入

考虑到较长时间进样仪器的稳定性以及样品基质的复杂性, 实验过程中引用10μg/L的In作为内标物质。内标采用双蠕动泵进样体系引入。

2.3 前处理条件的选择

实验室通常使用的前处理消解方法包括干式消解法、微波消解法和湿法消解3种。由于鱼粉样品基质比较复杂, 试验中干式消解法和微波消解法处理的样品检测结果与能力验证样品中位值偏差比较大, 回收率比较低, 因此, 不建议采用干式消解法和微波消解法对鱼粉进行消解前处理。而湿法消解能使鱼粉样品充分消解, 样品检测回收率较好, 且检测结果与能力验证样品中位值比较相近, 检测结果比较理想。

2.4 线性范围及检出限

在优化的实验条件下, Cd的线性范围是0~10μg/L, 线性相关系数r为0.999 9。同时用试剂空白连续测定11次得出检出限, 使用公式CL=3σ计算方法的检出限, 若取0.5g左右样品, 消化后定容至25 ml, 则本方法检出限为0.09μg/kg, 具体结果为111Cd的标准系列0.00、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00μg/L, 线性方程:y=403.460 3x+3.963, 相关系数r=0.999 9, 检出限为0.018μg/L。

2.5 精密度和准确度

对鱼粉样品 (能力验证样品CNAS T0744 Cd中位值0.127 mg/kg, 山东省出入境检验检疫局技术中心提供) 测定6次, Cd含量平均值为0.122 mg/kg, 测定结果的相对标准偏差为3.35% (n=6) , 表明该方法的精密度良好。见表2。

2.6 加标回收试验

在鱼粉样品中分别加入2种不同浓度镉标准溶液1.00μg/L和3.00μg/L于样品中, 进行加标回收试验, 样品的加标回收率在94.0%~98.6%之间, 表明本法测量准确度较高见表3。

2.7 结论

采用湿法消解对样品进行前处理, 应用电感耦合等离子体发射光谱法测定鱼粉中镉的含量, 相关系数r>0.999 9, 样品的加标回收率在94.0%~98.6%之间, 相对标准偏差RSD为3.35%, 有良好的精密度和准确性。是一种简便、快速和准确有效的分析方法。

参考文献

[1]崔玉静, 黄益宗, 朱永官.镉对人类健康的危害及其影响因子的研究进展[J].卫生研究, 2006, 35 (5) :656-658.

[2]侯建荣, 彭荣飞, 黄聪, 等.电感耦合等离子体质谱法测定虾粉中铜、砷和镉[J].中国卫生检验杂志, 2011, 21 (2) :321-322.

[3]李朝霞, 才洪美, 孙卫华, 等.鱼粉中砷消解方法的优化[J].饲料研究, 2011, (12) :39-42.

[4]汪娌娜, 高志杰, 舒青青.微波消解-石墨炉原子吸收光谱法测定水产品中痕量镉[J].中国卫生检验杂志, 2011, 21 (5) :1083-1084.

等离子体发射光谱法 篇5

大试管回流消解-等离子体发射光谱/质谱法测定植物样品中多元素

采用大试管和红外加热的多孔控温消解炉的简单装置消解植物样品,电感耦合等离子体发射光谱/质谱法测定其中的主量和痕量元素,对消解温度、消解时间、消解溶剂、样品取样量等条件进行考察.用植物国家一级标准物质进行前处理及测定,验证方法的`可行性,测定值与标准值基本吻合.方法不仅能同时测定B、Ba、Ca、Cd、Cu、K、Mg、Mn、Na、Ni、P、S、Zn、Co、Sr、Pb、Cr等元素,还适用于Hg、As挥发性元素的消解测定.方法的精密度(RSD,n=10)≤10%.

作 者：马生凤 温宏利 巩爱华 孙德忠 MA Sheng-feng WEN Hong-li GONG Ai-hua SUN De-zhong 作者单位：国家地质实验测试中心,北京,100037刊 名：岩矿测试 ISTIC PKU英文刊名：ROCK AND MINERAL ANALYSIS年，卷(期)：200726(3)分类号：O657.31 O657.63 O652.4关键词：大试管回流 样品前处理 电感耦合等离子体发射光谱/质谱法 植物样品

等离子体发射光谱法 篇6

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

美国Thermo-Jarreu-Ash公司生产的IcAP-61型电感藕合等离子体光谱仪。高颇频率27.12MHz, 正向功率1.IkW, 反射功率10W, 冷却气流量15 L·min-1, 辅助气流量0.6 L·min-1, n, 载气流量0.6 L·min-1, 测光高度为16.0mm, 溶液提升量为1.smL·min-1, 预燃时间组为40s, 积分时间为10s。元素分析线:Ta240.O6nm, Hf282.02nm。Y (内标元素) 371.03nm。

根据实验需要, 分别制备一定浓度的Ta、Hf以及Ni、Fe、Cr等纯金属标准溶液, 然后按照不同牌号高温合金中Ta、Hf的含量以及其他的化学成分的含量, 然后再配置相应浓度的高标准以及低标准的溶液。在配置标准溶液时, 我们要注意的是所用的金属或者是氧化物的纯度都应该>99.95%, 然而实验中我们所用的盐酸、硝酸、柠檬酸以及氢氟酸等都应该是是分析纯以上的试剂。

1.2 试验方法

根据不同高温合金中的Ta、Hf等元素的技术条件以及在研究工作中需要做的条件实验, 然后分别制备出相应浓度的实验溶液, 再根据高标溶液中的已知的标准值, 通过使用仪器的标准化, 然后运用等离子体光谱仪对样品溶液进行测量, 通过这种方法, 我们可以测得Ta、Hf元素的浓度值 (μg/mL) , 或者是根据数据依此计算出百分含量。

2 结果

2.1 样品溶解试验

对于高温合金而言, 虽然我们能够运用王水分解试样, 但是有时, 溶样后溶液中还有些王水不溶物 (碳化物) , 这样一来就会使得难熔金属元素Ta、Hf等的准确测定变得困难。我们通过系统试验, 采用HCI+HN03+HF来溶解试样, 并确定了HF的合适用量, 使得王水不溶物消除, 从而保证并且提高了Ta、Hf的分析准确度和精密度, 这个方法被确定为理想的溶样方法。

2.2 酸度影响及校正 (结果见表1)

由表1可以看出, 样品溶液中伴随着盐酸浓度的不断增大, 被分析元素的测量结果会也会逐渐降低, 如我们采用了内标技术, 则溶样过程中产生的酸度的变化而带来的影响会得到不断的校正, 通过实际的分析, 关于这一点, 已经得到了充分的证实。

2.3 光谱干扰及其校正

谱线干扰试验情况如下图2所示。

从表2可以看出, 部分元素分别对Ta、Hf有不同程度的谱线干扰。在实际分析中, 应主要考虑合金中基体元素和主量元素对待测元素 (特别是含量很低时) 的谱线干扰, 而干扰元素属微量成分时, 对常量元素的分析结果一般不会产生明显影响。另从表中可以看出, 基体元素和主量元素Ni、Fe、Al等对Nb和Hf基本没有干扰, 因此采用IcP-AEs法测定常量元素Hf, 能够取得非常好的准确度以及精密度。在实际分析中, 我们采用匹配的方法之2, 可以抵消谱线干扰。

2.4 分析精密度与准确度

根据铁一镍基和镍基高温合金分析的要求, 制备Ta、Hf不同含量的样品溶液, 根据工作条件进行分析, 以所得结果计算回收率和相对标准偏差, 部分试验结果见表3。

从表3所列数据可以看出, Ta、Hf元素的回收率在99%~108%, 相对标准偏差在0.8%~2.9%, 由表三的结果可以说明分析方法准确可靠, 并且已经可以完全满足分析上的需要。

3 分析应用

3.1 分析步骤

称取0.10005试样, 置于巧ornL聚四氟乙烯烧杯中, 加入25mL盐酸 (p-1.19幻mL) 和4mL硝酸 (p-1.429/mL) , 低温加热至反应停止。加入15滴 (约0.75mL) 氢氟酸 (p~1.159/mL) , 溶解王水不溶物。然后加入10mL的柠檬酸溶液 (250g/L) , 慢慢的摇匀。等到溶液冷却后再将溶液移入100mL塑料的容量瓶中, 加入2.00mLY标准溶液, 然后倒水将溶液稀释到刻度, 摇匀。然后根据高标溶液中的已知标准值, 通过仪器的标准化, 用等离子体光谱仪对样品溶液进行测量, 以测得Ta、Hf的浓度值 (g/mL) , 并依此计算出Ta、Hf等的百分含量。

3.2 合金样品分析

4 结论

从分析结果来看, 只要选择合适的测试条件, 除检出限附近的元素误差较大外, 建立的方法准确度和精密度可以满足相关技术质量要求。方法操作简便, 一次简单粉末压片制样就可以对地质样品中Ta、Hf等稀有元素快速分析, 已在实际生产测试中得到很好的应用。采用等离子体原子发射光谱法测定高温合金样品时, 只要选择合适的预处理方法、分析条件和分析谱线, 就可以得到与国家标准方法相当的测定数据, 并且实现了对多种元素的同时分析, 节约了分析时间, 提高了工作效率。等离子体发射光谱法测定方法简便、快速、准确并且可靠, 研究表明, 它的准确度与精密度已经可以满足化学分析上的需要, 并且还可以配合生产应用。

摘要：本文采用等离子体发射光谱法测定高温合金中的钽、铪元素, 进行了系统的试验研究, 在试验研究基础上建立的分析方法准确可靠, 并已分别应用于一些高温合金中Ta、Hf的测定, 取得了满意的效果。

关键词：等离子体发射光谱法,高温合金,钽,铪

参考文献

[1]王刚, 张秉刚, 冯吉才, 等.镍基高温合金叶片焊接修复技术的研究进展[J].焊接, 2008 (1) :20-23.

[2]BETTERIDGE W, HESLOP J.The nimonic alloys[M].2nded.London:Edward Arnold, 1974.

[3]倪雪飞.高温合金分析的进展[J].理化检验2化学分册, 1997, 33 (8) :38-41.

等离子体发射光谱法 篇7

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。

等离子体发射光谱法 篇8

1 实验部分

1.1 主要仪器及工作条件

MWS-3+微波消解仪 (德国BERGHOF公司) ;

IRIS Intrepid II XSP型电感耦合等离子体原子发射光谱仪 (美国Thermo Fisher公司) 。

IRIS Intrepid II XSP型电感耦合等离子体原子发射光谱仪工作条件:

样品清洗时间40s;样品清洗速度1.85m L/min;样品分析速度1.48m L/min;积分时间5s;功率1 151W;冷却气14L/min;载气30.1psi;辅助气1.0L/min。

1.2 主要试剂及溶液

Be O标准储备液:1mg/m L, 称取0.1000g在1 000℃灼烧至恒重的Be O基准试剂于微波消解罐中, 加入10m L的H2SO4 (1+1) 放入MWS-3+微波消解仪中, 按选定的仪器加热程序溶解, 溶解完毕, 取出消解灌, 放入冷水中冷却2小时以上, 然后在通风厨中按消解仪的安全说明小心打开消解罐, 将溶液移入100m L容量瓶中, 并用去离子水洗消解罐, 清洗液也移入容量瓶中, 冷却至室温, 定容, 摇匀。使用时稀释至100μg/m L。其中, HF、H2SO4、HCl均为分析纯试剂, 水为去离子水。

1.3 实验方法

称取0.1000g~0.5000g在105℃~110℃烘干的矿石样品于微波消解罐中, 加少许水润湿样品, 再加入5m L的HF和5m L的H2SO4 (1+1) , 拧紧消解罐, 放入消解仪中按MWS-3+微波消解仪工作条件消解样品, 待消解完毕后, 取出消解灌, 放入冷水中冷却2小时以上, 然后在通风厨中按消解仪的安全说明小心打开消解罐, 将溶液移入100m L聚四氟乙烯烧杯中并用水洗消解罐, 清洗液也移入聚四氟乙烯烧杯中, 将聚四氟乙烯烧杯置电热板上蒸发至冒大烟几分钟 (不要蒸干) , 立即取下, 冷却加入10m L水和2m L的HCl于聚四氟乙烯烧杯中, 将聚四氟乙烯烧杯放电热板上加热提取, 使铍完全进入溶液, 取下, 冷却至室温, 灌50m L或100m L容量瓶中, 定容, 摇匀。按IRIS Intrepid II XSP型电感耦合等离子体原子发射光谱仪工作条件于铍波长为234.861{143}nm处测定溶液中的铍。

2 结果与讨论

2.1 铍标准溶液制备

在通常条件下, 采用H2SO4 (1+1) 不容易完全溶解灼烧后的基准试剂Be O, 但是微波能穿透绝缘体介质, 直接把能量辐射到有电介特性的物质上[3], 所以单纯地采用10m L的H2SO4 (1+1) 于MWS-3+微波消解仪溶解, 可以完全的溶解基准试剂Be O。MWS-3+微波消解仪的加热程序见表1。

2.2 样品溶解方法的选择

铍矿石的分解一般采用熔剂熔融和酸溶解两种, 熔剂熔融会给铍测定溶液引入较大量的盐类, 故一般采用稀释的方法降低溶液盐类, 而稀释会增加测量误差, 不利于矿石中低含量铍的测定。酸溶解矿石引入的盐类较少, 单纯采用HF和H2SO4在常压条件下加热溶解矿石, 样品不易完全分解。但是微波能穿透绝缘体介质, 直接把能量辐射到有电介特性的物质上[3], 采用微波消解仪在高温高压的消解罐中溶解, 可以完全溶解矿石中的铍, 使其进入溶液。MWS-3+微波消解仪加热程序见表2。按照实验方法单纯采用HF和H2SO4进行常压溶解和微波消解两种溶样方法样品测定结果比较, 见表3, 结果显示常压溶解样品铍的测定结果偏低, 所以本文采用微波消解溶样。

2.3 仪器参数的优化

在ICP-AES光谱分析中, 对仪器分析条件的选择目标主要有:分析线强度值较大, 信背比或信噪比较大, 背景等效浓度较低, 基体效应较小, 干扰等效浓度较小[4]。较高的盐类会增加仪器功率的负载, 所以要增加仪器功率, 但功率的增加会使光谱的背景辐射也增加, 从而使信噪比变差, 考虑到改善信噪比和等离子体的负载稳定故选择仪器功率为1 151W;为了使背景等效浓度较低、基体效应较小以及干扰等效浓度较小故须较少的盐类进入等离子体, 所以要适当降低进样速度, 本实验选择进样速度为1.48ml/min;为了使样品在等离子体通道中停留较长时间便于增加分析线强度值需适当降低载气压力, 本实验采用载气压力为30.1psi;为了有效的冷却炬管和维持等离子体稳定, 选择冷却气14l/min, 为使等离子体火焰稳定选择辅助气1.0l/min;本实验样品清洗时间为40s, 积分时间5s。

2.4 光谱干扰的消除

ICP光源具有较高的精密度和准确度, 但仍然存在干扰[4,5]。为了消除干扰, 采用加入与样品等量的试剂空白溶液配制标准系列溶液, 以达到标准溶液中的盐类与样品溶液中的盐类近似一致;并且仪器本身采用蠕动泵强制进样从而在一定程度上消除了溶液的粘度、比重及表面张力等物理因素的影响。由于本实验采用HF和H2SO4溶样, 样品中常见的Si元素成Si F4完全挥发, Pb、Ba和Sr等元素成硫酸盐沉淀除去, 不会对铍产生光谱干扰;通过实验发现溶液中常见的K、Na、Al和Fe等元素的发射光谱未对铍波长为234.861{143}nm处产生明显的光谱干扰。

2.5 校准曲线

分别加入0m L、1 m L、2m L和3m L 100μg/ml的Be O标准溶液于4个50m L容量瓶中, 加入2m L的HCl, 定容, 摇匀, 配制成ρ (Be O) 为0μg/ml、2μg/ml、4μg/ml和6μg/ml的标准溶液系列;在选定的仪器条件下测定光谱强度绘制校准曲线, 线性回归方程为y=183.08ρ (μg/ml) +0.2718, 相关系数r=0.9999, 以3倍连续测定11次空白溶液所得到的标准偏差计算出本方法检出限为0.051μg/ml。

2.6 样品分析

按选定的实验方法与仪器条件进行实际样品分析和回收率试验, 铍的加标回收率为97.4%~102.4%;用本方法测定了标准物质中的铍, 测定值与认定值吻合;结果见表4和表5。

摘要：本文论述了微波消解—电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定矿石中铍的新方法。采用微波消解仪在相应的消解程序下以HF和H2SO4溶解矿石样品, 再将溶解后的溶液移入聚四氟乙烯烧杯中并置于电热板上蒸发至冒大烟几分钟, 再加入2mL的HCl提取, 从而使铍完全进入溶液;并在铍波长为234.861{143}nm处于选定的仪器参数下以电感耦合等离子体原子发射光谱法 (ICP-AES) 测定了溶液中的铍。本方法铍原子发射光谱强度与ρ (BeO) 在0μg/mL～6μg/mL范围内呈良好的线性关系, 铍的校准曲线相关系数r为0.9999, 方法检出限为0.050μg/mL。用于实际样品分析, 加标回收率为97.4%～102.4%;用本方法测定了标准物质中的铍, 测定值与认定值吻合, 相对标准偏差 (n=4) 为1.6%。

关键词：微波消解,铍,电感耦合等离子体原子发射光谱法

参考文献

[1]岩石矿物分析编写组.岩石矿物分析第一分册[M].3版.北京:地质出版社, 1991.

[2]北京矿冶研究总院分析室.矿石及有色金属分析手册[M].北京:冶金工业出版社, 1990.

[3]周天泽, 邹洪.原子光谱样品处理技术[M].北京:化学工业出版社, 2006.

[4]辛仁轩.等离子体发射光谱分析[M].北京:化学工业出版社, 2005.

等离子体发射光谱法 篇9

关键词：正交法,微波消解,电感耦合等离子体发射光谱,砷,铅

近年来,农产品质量安全问题已成为政府有关部门乃至普通百姓关注的焦点之一,其中有毒重金属超标和污染问题不容乐观。这些重金属中砷和铅的毒性很大,容易进入人体细胞,对内脏器官造成损伤[1]。因此,测定大米中重金属砷和铅的含量对人类健康非常重要。目前检测大米中砷和铅的方法主要为石墨炉原子吸收光谱法和电感耦合等离子质谱法[2]。由于砷和铅在石墨炉高温加热过程中极易造成挥发损失,往往需要加入基体改进剂[3]。

操作繁琐且分析时间较长;电感耦合等离子质谱法虽然可以获得满意的结果,但设备昂贵且对仪器的使用与分析要求高,目前基层实验室难以推广[4]。电感耦合等离子体发射光谱法(inductively coupled plasma atomic emission spectrometry,ICP-AES)可同时进行多元素定量分析,具有检出限低、稳定性好等优点[5,6,7]。本文采用微波消解法对样品进行处理,采用ICP-AES法对大米中的砷和铅进行测定,结果证实该方法简便快速、准确度高、精密度好,适合大米中重金属砷和铅的测定。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂。

1000μg/m L铅、砷标准溶液(国家钢铁材料测试中心),硝酸和双氧水(优级纯),高纯氩气(质量分数99.999%以上),试验用水为二次蒸馏水,大米样品(市售散装)。

1.2 仪器与设备。

Optima7000DV等离子体发射光谱仪(美国Perkin-Elmer公司);MK-Ⅲ型微波溶样系统(上海新拓微波溶样测试技术研究所);可调式电沙浴(北京市永光明医疗仪器厂);BS224S型电子分析天平(德国IKA公司)。

1.3 方法。

1.3.1仪器工作条件。中阶梯光栅(二维交叉色散系统);CI D电荷注入固体检测器;射频发生器功率1100 W;冷却气流量14L·min-1,辅助气流量0.5 L·m in-1,载气压力172 k Pa,观测高度为线圈上方14 mm,提升量1.8 L·min-1,积分时间20 s,砷和铅的分析谱线分别为189.04 nm和220.35 nm。1.3.2试验方法。称取约1.0g过筛后样品(精确至0.0001 g)加入5 m L硝酸浸泡过夜,次日补加2 m L硝酸、1 m L双氧水后放入微波消解仪内,设置消解条件,消解完毕取出消解罐,将过量的酸加热尽干后用二次蒸馏水定容于25 m L容量瓶中用作测试溶液,同法作一空白对照组,按仪器工作条件进行测定。

2 结果

2.1 工作曲线和检出限。

按仪器工作条件对标准溶液进行测定,铅在0-50μg/m L范围内保持良好线性关系,相关系数r=0.99998。砷在0-40μg/m L范围内保持良好线性关系,相关系数r=0.99996。对样品空白进行连续20次平行测定,得到了砷元素的检出限为0.0041μg/m L,铅元素的检出限为0.0066μg/m L。

2.2 微波消解条件的优化。

与铅相比,砷元素在高温非密闭条件下更易挥发损失。所以本文采用L9(34)正交试验法研究微波加热功率对于砷元素回收率的影响。以评分值=100-|100-回收率(%)|作为结果评定条件。结果见表1。

由表1中R值可知,各因素对测定结果回收率评分影响程度的强弱次序为C>B>A>D。最佳工艺条件为A2B2C2D2,即升温速率为8℃·min1,三个工步下的的加热温度分别为100℃、150℃、180℃。

3 讨论

本实验采用L9(34)正交试验法研究微波加热功率,加热温度及升温速率对样品消解效果的影响,通过砷元素的加标回收率考察实验结果。以评分值=100-|100-回收率(%)|作为结果评定条件。结果如表1所示,各因素对测定结果回收率评分影响程度的强弱次序为C>B>A>D。最佳工艺条件为A2B2C2D2,即升温斜率为8℃·m L-1,三个阶段的消解温度分别为100℃、150℃、180℃。此条件下可以有效防止溶液暴沸和消化不完全现象,砷元素的回收率令人满意。

对市售3种大米样品进行10次平行测定,砷的相对标准偏差为1.5%-1.9%(n=10),回收率为95.2%-103.0%,铅的相对标准偏差为1.1%-2.1%(n=10),回收率为90.2%-94.3%。。证明采用ICP-AES法测定大米中的微量砷和铅,方法灵敏度高和准确度高,精密度好,分析速度快,与ICP-MS相比仪器运转成本较低,从而可为大米中重金属元素的分析测定提供一种行之有效的测试方法。

参考文献

[1]董秋洪,聂根新,涂田华,等.食品中重金属污染对人体健康的影响及其对策[J].江西农业科技,2003(3):37-38

[2]邵劲松,高芹.微波消解石墨炉原子吸收法测定大米中铅镉[J].粮食与食品工业,2005,12(2):42-45

[3]于峰,金秀华,白梅等.石墨炉原子吸收法测定食品中铅和镉[J].理化检验-化学分册,1996,32(1):34-35

[4]李百灵,周健,申治国等.ICP-AES和ICP-MS法测定大米中的微量元素[J].光谱实验室,2002,19(3):420-423

[5]迟晓峰,星玉秀,董琦.I CP-AES法测定不同青稞中的20种元素含量[J].食品科学,2011,32(10):130-132

[6]张玉玉,唐善虎,胡子文.应用微波消解/ICP-OES法测定牦牛肉中的微量元素[J].食品科学,2008,29(9):526-528.

等离子体发射光谱法 篇10

1 实验部分

1.1 仪器

IRIS Advantage电感耦合等离子体发射光谱仪(美国热电公司);EH20A型不锈钢数显电热板(北京莱伯泰科仪器有限公司);UPN-10N型超纯水器(北京历元电子仪器公司)。

1.2 试剂及溶液

硒标准储备液:100μg/mL;硝酸(优级纯);双氧水(30%);硝酸溶液(0.5 mol/L):取3.2mL硝酸(优级纯)加入50 mL水中,稀释至100mL容量瓶中摇匀。

所用水为实验室二级水。

1.3 标准工作液的配制

将硒标准储备液(100μg/mL)用0.5 mol/L硝酸溶液逐级稀释配制成系列标准工作液,系列标准工作液浓度分别为:0.5 mg/L、1.0 mg/L、2.0 mg/L。

1.4 仪器主要分析测试条件

通过实验合理优化,选择仪器主要分析测试条件(见表1)。

1.5 样品前处理

样品经充分混匀后,准确量取50.0 mL的酒样于100 mL三角锥形瓶中。加入10 mL硝酸、5 mL双氧水,加盖浸泡1h。锥形瓶上加一小漏斗于电炉上消解,若变棕黑色,再加硝酸10mL,直至冒白烟,消化液呈无色透明或带黄色。放冷用滴管将试样消化液洗入10.0 mL比色管中,少量多次洗涤锥形瓶,洗液合并于比色管中并定容至刻度,混匀备用;同时作试剂空白。待上机测定。

2 结果与讨论

2.1 分析谱线的选择

用分析谱线数据库的谱线干扰中被测元素谱线的强度及存在的干扰进行筛选,并用标准溶液针对硒的三个主要发射谱线:196.026 nm,203.985 nm,206.279 nm进行扫描对比,发现196.026 nm处谱线的干扰小且灵敏度高,选择波长196.026 nm为分析谱线。

2.2 标准工作曲线、线性关系及稳定性

用0.5 mol/L硝酸溶液作为空白溶液,按表1仪器分析测试条件,对0.5 mg/L、2.0 mg/L的硒标准工作液进行测定。以横坐标为浓度,纵坐标为光强绘制标准工作曲线。得标准工作曲线方程I=5.20204C—0.022212,相关系数r=0.99999,同时测定1.0 mg/L的硒标准工作液以校准标准工作曲线的准确性。并连续测定7次以检测该方法的稳定性,7次测定结果分别为2.014、2.023、2.017、2.009、2.038、2.029、2.012,相对标准偏差(RSD)为0.51%。

2.3 方法检出限

在选定的仪器分析测定条件下,连续测定1 1次空白溶液[3],以3倍标准偏差相对应的浓度值计算的方法检出限0.0047 mg/L(见表2)。

2.4 方法的精密度及回收率

分别取3种不同硒含量的富硒酒各24份,6份用于样品中硒含量的测定,其它每份分别添加一定量标准品溶液,3个添加水平,每个水平6份样品,按1.5中前处理方法制备样品,进行精密度及回收率测定,其RSD在0.98%～2.89%之间(见表3)。

2.5 共存元素的干扰

样品中共存元素的干扰与其含量有关,结合蒸馏酒及配制酒的卫生标准[4]对铅、锰有限量要求,即铅含量≤1.0 mg/L、锰≤2.0 mg/L。通过对铅的浓度1.0 mg/L、锰的浓度为2.0 mg/L与不同硒标准工作液混合进行测定,发现硒标准的光强基本不变仍与浓度有很好的线性关系,并且一般酒样中的铅、锰含量很低,对待测元素硒的干扰非常小。因此可同时测定酒中的铅、锰含量。

3 结语

本文采用等离子体发射光谱法对富硒白酒中硒元素进行测定。实验结果证明,该元素标准曲线线性关系良好,相关系数均在0.9999以上,加标回收率在92%～109%之间,RSD值均低3%。方法简便、快速,精确度高,可用于富硒白酒中硒含量的测定,并能同时测定铅、锰等金属元素。

参考文献

[1] 王成,田新玲.微量元素硒与人体健康,中国食物与营养,2006,(5) :53～54

[2] 梁立军.微量元素硒与人体健康,医学理论与实践,2008,21(3) :287～288

[3] GB/T 5009-2003,食品卫生检验方法,理化部分(一)