石 華 陶麗萍 安國榮

(青海省地質(zhì)測試應(yīng)用中心，西寧 810008)

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定碳酸鹽型石墨中硅、鐵、鋁等9種元素

石 華 陶麗萍 安國榮

(青海省地質(zhì)測試應(yīng)用中心，西寧 810008)

建立了電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定碳酸鹽型石墨中硅、鐵、鋁等9種元素的方法。樣品在105 ℃烘干，放置于鉑金坩堝中950 ℃分解，再經(jīng)過偏硼酸鋰熔融，冷卻后用HCl(1+1)提取，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定其中的Si、Ca、Mn、Mg、Ti、K、Na、Al、Fe 9種元素。實(shí)驗(yàn)表明，9種元素的檢出限在1～50 μg/g。加標(biāo)回收率在98.5%～102%。方法適應(yīng)于碳酸鹽型石墨中各元素的分析。

碳酸鹽型石墨；電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法；檢出限

0 前言

近年來石墨價(jià)格一路高漲，新的石墨礦不斷上馬，舊的礦產(chǎn)不斷擴(kuò)產(chǎn)，高純度的石墨礦產(chǎn)有限，很多石墨礦含碳酸鹽?！癎B/T3521—2008”中沒有關(guān)于Si、Ca、Mn、Mg、Ti、K、Na、Al、Fe元素的分析方法，其它可以借鑒的方法只有硅酸鹽的全分析，但硅酸鹽和石墨礦的基體不同，石墨礦中有主要基體碳。因此尋找一種可以克服碳的影響又能一次分析出多種元素的方法就很有必要性了。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法具有一次性分析元素多，測試范圍寬，應(yīng)用領(lǐng)域廣的特點(diǎn)[1-5]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和主要試劑

PE7300V型等離子光譜儀(美國PE公司)：射頻功率1 250 W，泵速75 r/min，輔助氣流速0.5 L/min，尾吹氣流0.2 L/min。

HNO3、H2SO4、HCl均為優(yōu)級(jí)純(北京化學(xué)試劑研究所)；偏硼酸鋰(優(yōu)級(jí)純)； Si、Ca、Mn、Mg、Ti、K、Na、Al、Fe標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(1 000 mg/L，國家有色金屬以及電子材料分析測試中心提供)；蒸餾水為電阻率小于18 MΩ·cm的去離子水。

1.2 樣品的處理

稱取0.20 g(精確至0.000 1 g)樣品置于鉑金坩堝中，待馬弗爐溫度升到950 ℃后，把樣品放到馬弗爐中灼燒30 min，取出鉑金坩堝冷卻至室溫，把鉑金坩堝中剩余樣品倒入石墨坩堝中，再加入1.0 g偏硼酸鋰，攪拌均勻后放入800 ℃馬弗爐中熔融10 min，取出石墨坩堝趁熱把樣品倒入放有25 mL HCl(1+1)的燒杯中，把溶液移入100 mL比色管中，加入1 mL Cd標(biāo)準(zhǔn)溶液定容，搖勻，與標(biāo)準(zhǔn)溶液一起上儀器測定。同時(shí)進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 人造金剛石最佳灰化溫度實(shí)驗(yàn)

稱取1.0 g(精確至0.000 1 g)樣品放在鉑金坩堝中，在不同溫度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到結(jié)果見表1。

表1 不同灰化溫度實(shí)驗(yàn)

由表1可見，選擇950～1 000℃的溫度，30 min的熔樣時(shí)間是最合適的。

2.2 ICP-AES儀器參數(shù)優(yōu)化選擇

由于是多元素分析，RF功率只能選擇適中的功率1 250 W，泵速可以在50～125 r/min之間選擇，不產(chǎn)生根本性影響，只是影響分析速度，所以選擇一個(gè)中間的值，輔助氣體流速在0～1 L/min之間做了實(shí)驗(yàn)，在0.5 L/min時(shí)有最高的靈敏度和最低的記憶效應(yīng)。所以實(shí)驗(yàn)選擇輔助氣流速0.5 L/min。各元素的分析線選擇見表2。

2.3 干擾實(shí)驗(yàn)

方法中偏硼酸鋰的干擾較為明顯，在標(biāo)準(zhǔn)溶液中也加入1.0 g偏硼酸鋰，可以匹配干擾。通過測試分析發(fā)現(xiàn)各元素間無明顯干擾，其余元素的干擾可以通過扣除空白的方式來解決。

表2 元素分析線的選擇

2.4 元素的檢出限

方法的檢出限以樣品空白連續(xù)測試11次的標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍所對應(yīng)的質(zhì)量濃度為方法的檢出限。各元素的檢出限見表3。

表3 各元素的檢出限

2.5 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)與精密度實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證方法的可靠性，進(jìn)行了加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。按照實(shí)驗(yàn)條件，準(zhǔn)確加入測定值3倍以內(nèi)的待測元素，結(jié)果列于表4。

結(jié)果表明，各種雜質(zhì)元素的加標(biāo)回收率在98.5%～102.2%，結(jié)果可靠，能滿足分析測試的需求。

把同一樣品在相同條件下重復(fù)11次，得到各元素的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)在0.45%～2.0%，結(jié)果可靠。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)通過高溫除去碳基體影響，偏硼酸鋰熔融，HCl(1+1)提取，ICP-AES法測定Si、Ca、Mn、Mg、Ti、K、Na、Al、Fe的含量，做了最佳灰化溫度實(shí)驗(yàn)、干擾實(shí)驗(yàn)、檢出限實(shí)驗(yàn)、加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，建立一個(gè)簡單的測試碳酸鹽型石墨中多種元素的測定方法。

表4 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果

[1] 國家技術(shù)監(jiān)督局. GB/T 3521—2008石墨化學(xué)分析方法[S].北京:國家標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.

[2] 阮桂色.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展[J].中國無機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2011,1(4):15-18.

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Determination of Nine Elements in Carbonate Graphite Ores by ICP-AES

SHI Hua,TAO Liping, AN Guorong

(QinghaiProvincialGeologicalTestApplicationCenter,Xining,QingHai810008,China)

A method for the determination of nine elements such as Si, Fe, Al, etc in carbonate graphite ores was developed by ICP-AES. The sample was heated at 105 ℃and decomposed in a platinum crucible at 950 ℃, then it was melted by lithium metaborate. After cooling, the sample was extracted by 50% HCl. The solution was used for the determination of the above-mentioned nine elements. The results indicated that the detection limits were 1～50 μg/g with 98.5%～102% recovery. The proposed method can be suit for elements analysis in carbonate graphite ores.

carbonate graphite ores；ICP-AES；detection limit

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.01.015

2015-10-10

2015-11-26

石華，男，高級(jí)工程師，主要從事地質(zhì)樣品實(shí)驗(yàn)測試研究。E-mail：s.h.i.h.u.a@163.com

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2016)01-0059-03