AAS法測定純鉿中痕量元素鈉

任 慧 孫建新

（1.中航工業北京航空材料研究院 航空材料檢測與評價北京市重點實驗室，北京100095；2.中航（試金石）檢測科技有限公司，北京100095）

隨著國防工業的發展，新材料不斷推出，各種性能優異材料對其成分的要求愈加嚴格，純金屬中雜質元素的含量對材料性能的影響至關重要。文獻調研發現，沒有關于原子吸收光譜法測量純鉿中痕量鈉的方法報道。

本實驗采用火焰原子吸收光譜法（AAS）對純鉿中痕量元素鈉進行測量，AAS法具有低的特征濃度和良好的檢測能力，是測量痕量鈉含量的最佳技術手段之一［1－3］，也是一種分析準確度高、操作簡便、分析周期短、效率高的分析方法，在鋼鐵［4］、鋁合金［5，6］、鎂合金［7］等合金中已得到廣泛應用。但經過查閱文獻，測定純鉿中痕量鈉的報道并未見到。

本工作優化了鈉的AAS法測量條件，研究了電離抑制劑的選擇及用量，溶解酸用量影響試驗，基體影響試驗。樣品分析結果表明，AAS法準確可靠，簡便快速，能滿足純鉿中對痕量元素鈉進行質控的要求。

1 實驗部分

1.1 儀器

美國PE公司Aanalyst100型原子吸收光譜儀。原子吸收光譜儀最佳測量條件見表1。使用鈉空心陰極燈和純度為99.5%以上的乙炔。

表1 原子吸收光譜儀工作條件

1.2 試劑

鹽酸、硝酸為MOS級，氫氟酸為優級純。

氯化銫溶液：ρ（Cs）≈10mg／mL，光譜純。

Na標準溶液A：0.10mg／mL。

Na標準溶液B：2μg／mL。

純Hf（99.99%）。

實驗所用水均為超純水。

1.3 樣品制備

稱取0.2000g純Hf（99.99%）樣品于150mL聚四氟乙烯燒杯中，加入5mLHCl、2mL HNO3和5滴HF，低溫加熱溶解，溶解完全后，轉移入25mL塑料容量瓶中，加入5mL Na標準溶液B和2mL氯化銫溶液，以水定容。在原子吸收光譜儀上，在Na 589.0nm波長處，按表1工作條件，在空氣—乙炔貧燃火焰下采用原子吸收光譜法測量上述溶液中Na的吸光度。

2 結果與討論

2.1 測試條件的選擇

選擇Na分析線為589.0nm、589.6nm。

2.1.1 燈電流對Na吸收的影響

按1.3制備溶液，按表1的條件只改變燈電流的大小，測量Na的吸光度。扣除試劑空白后，試液的吸光度隨燈電流變化的曲線見圖1。

圖1 燈電流對Na（10μg）吸收的影響

結果表明，在試驗范圍內，燈電流對Na吸光度有顯著影響，隨著燈電流增大吸光度降低，本研究課題使用的鈉空心陰極燈為有色金屬研究院生產，該廠家在說明書上推薦的是5～20mA；因此本法選定測量Na的燈電流為5mA。

2.1.3 乙炔流量對Na吸收的影響

筆者在這方面也做了許多嘗試，比如作品《水墨徽語》，以江南水鄉民居的整體村落為原型來設計。一直以來徽派建筑被看作是江南的一個符號，它與傳統水墨神似，青瓦白墻，高低參差，大小錯落，靜沐于江南煙雨中，整體意境唯美和諧，同時有著強烈的節奏感、韻律感、秩序感。此外，筆者在白墻中融入水墨元素，使古典之意境更加深厚。

按1.3制備溶液，按表1的條件只改變乙炔流量的大小，測量Na的吸光度，試液的吸光度隨乙炔流量變化的曲線見圖2。

圖2 乙炔流量對Na吸收的影響（Na 10μg）

結果表明，在試驗范圍內，乙炔流量對Na吸光度有顯著影響，隨著乙炔流量增大吸光度也增大，因此本法選定乙炔流量為2.5L／min。綜合上述，試驗優選原子吸收光譜法測量Na的條件見表1。

2.2 電離抑制劑的選擇

電離效應是原子吸收光譜法測定堿金屬元素的一類主要干擾。根據電離干擾消除理論，選擇CsCl和La2O3作為電離抑制劑進行試驗，按實驗方法配制溶液，電離抑制分別加入含銫20mg／mL的氯化銫溶液2.5mL，含鑭10mg／mL的氯化鑭溶液2.5mL測量樣品溶液中的Na，結果見表2。測量結果表明，CsCl可消除Na測量的電離干擾，并且效果顯著；而La2O3對消除Na測量的電離干擾略有幫助，但效果不如CsCl明顯。因此，選擇CsCl作為本方法的電離抑制劑，同時改善測量靈敏度。

表2 電離抑制劑對Na吸收的影響

比較不同量CsCl溶液（0.5～2.5mL）對樣品溶液中Na吸收的影響，結果見表3。

表3 不同量CsCl溶液（0.5～2.5mL）對Na吸收的影響

根據表3結果，實驗選擇2mL含銫20mg／mL的CsCl溶液作為電離抑制劑。

2.3 溶解酸及其用量對試驗的影響

純鉿樣品的溶解通常采用鹽酸＋硝酸＋氫氟酸作為溶解酸，實驗進行了不同量酸對Na的影響試驗。按照1.3樣品制備溶解樣品，在鹽酸用量影響試驗中，在溶液中加入鹽酸（5～8mL），試驗結果見表4；在硝酸用量影響試驗中，在溶液中加入硝酸（2～6mL），試驗結果見表5；在氫氟酸用量影響試驗中，在溶液中加入氫氟酸（5～8滴），試驗結果見表6。

表4 不同量鹽酸（5～8mL）對Na吸收的影響

表4結果表明，隨著鹽酸用量的增大Na的吸 光度隨著降低，因此選擇5mL鹽酸溶解樣品。

表5 不同量硝酸（2～8mL）對Na吸收的影響

表6 不同量氫氟酸（5～8滴）對Na吸收的影響

表6結果表明，氫氟酸用量（5～8滴）對Na的吸光度無太大影響，因此選擇5滴氫氟酸溶解樣品。

2.4 基體影響試驗

按實驗方法配制一系列試驗溶液，但分別加入不同Hf量（20mg～200mg），進行基體影響試驗，結果表明，Hf對Na的吸收有抑制作用，隨著Hf量的增加，Na的吸光度減少（圖3），因此，基體Hf的影響可通過工作曲線匹配來消除干擾。

圖3原子吸收光譜法測定鈉時基體Hf的影響曲線

2.5 標準加入法

稱取0.2000g純Hf（99.99%）樣品于150mL聚四氟乙烯燒杯中，加入5mLHCl、2mL HNO3和5滴HF，低溫加熱溶解，溶解完全后，轉移入25mL塑料容量瓶中，依次加入0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mLNa標準溶液和2mL氯化銫溶液，以水稀釋至刻度，搖勻。按表1測量條件，分別測量Na的吸光度，繪制標準加入工作曲線，查得Na含量。

帶試劑空白，與試樣平行操作，并制備試劑的標準加入系列溶液，測量Na的吸光度，繪制標準加入曲線，查得Na含量。以試樣溶液標準加入法測得的Na含量減去試劑溶液標準加入法測得的Na含量作為原子吸收光譜法測得的樣品中Na含量。

2.6 樣品分析

實驗樣品分析結果見表7，結果表明，方法的精密度、準確度滿足能分析要求。

表7 原子吸收光譜法測定樣品中Na的分析結果 %

2.7 方法的檢出限

按照IUPAC的規定，對空白試樣進行連續10次測量，檢出限為0.0041μg／mL。

3 結論

本課題采用AAS法測定純鉿中痕量元素Na，測定范圍為0.001%～0.005%。測量Na的相對標準偏差不大于5.18%，回收率為94.4%～119.0%，方法檢出限為0.0041μg／mL。樣品分析結果表明，研究建立的測定純鉿中痕量元素Na的AAS法準確可靠，簡便快速，可以滿足科研生產的要求。Na是易污染元素，在分析過程中必須嚴格控制操作條件，避免污染，降低空白。

［1］鄧勃.應用原子吸收與原子熒光光譜分析［M］.北京：化學工業出版社，2003：113－114.

［2］Welz.Atomic Absorption Spectroscopy［M］.New York：Verlay Chemic，1976：286－287.

［3］Price W J.Sepectroslopy Analysis by Atomic Absorption［M］.London：heyden ＆Son Ltd，1979：71－73.

［4］ISO 4940－85.

［5］ISO 3981－81.

［6］ASTM E34－85.

［7］HB 5219.11－1998.