電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP-MS測定低合金鋼中Pb、Sn、As、Sb、Bi

王 崴，韓麗華，于 晟

（天津鋼管集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，天津 300301）

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP-MS測定低合金鋼中Pb、Sn、As、Sb、Bi

王 崴，韓麗華，于 晟

（天津鋼管集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，天津 300301）

利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）進(jìn)行測定低合金鋼中Pb、Sn、As、Sb、Bi。用鹽酸硝酸溶解樣品，并且加入銠內(nèi)標(biāo)和鐵基來校正基體效應(yīng)對結(jié)果的影響，選擇75As、118Sn、121Sb、208Pb、209Bi為待測元素同位素，建立了一種簡單快捷的分析低合金鋼中五害元素的方法。測定方法簡單實(shí)用，測定結(jié)果準(zhǔn)確，分析周期短，靈敏度、精密度及抗干擾能力均良好，可應(yīng)用于科研及生產(chǎn)中低合金鋼樣品的分析。

等離子體質(zhì)譜儀；低合金鋼；五害元素；測定

1 引言

低合金鋼中五害元素（Pb、Sn、As、Sb、Bi）對鋼鐵的性能起到不良的作用。低合金鋼中五害元素由于含量極少、成分之間相互干擾，因此檢測起來非常困難。用氫化物發(fā)生原子吸收光譜儀分析五害元素的方法很多但大多數(shù)需要加掩蔽劑，這樣在消除干擾的同時(shí)，使分析元素的信號也降低了。由于方法限制，檢測起來十分繁瑣，工作量很大，檢測周期長。本方法采用ICP－MS電感耦合等離子質(zhì)譜儀分析五害元素靈敏度、精密度及抗干擾能力均良好，在測定中加入銠內(nèi)標(biāo)，可以完成五害元素的測定。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器及工作參數(shù)

儀器X-Series2電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。

2.2 主要試劑

除非另有說明，在分析中僅使用認(rèn)可的高純試劑和二次蒸餾水或相當(dāng)純度的水。

鹽酸：ρ約 1.19 g/ml，Pb、Sn、As、Sb、Bi含量應(yīng)小于20ng/ml。

硝酸：ρ約 1.42 g/ml，Pb、Sn、As、Sb、Bi含量應(yīng)小于20ng/ml。

鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液：1000μg/ml，此溶液1 ml含1000μg鉛。

錫標(biāo)準(zhǔn)溶液：500μg/ml，此溶液1 ml含500μg錫。

砷標(biāo)準(zhǔn)溶液：1000μg/ml，此溶液1 ml含1000μg砷。

銻標(biāo)準(zhǔn)溶液：500μg/ml，此溶液1 ml含500μg銻。

鉍標(biāo)準(zhǔn)溶液：1000μg/ml，此溶液1 ml含1000μg鉍。

Pb、Sn、As、Sb、Bi 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：Pb、Sn、As、Sb、Bi混合標(biāo)準(zhǔn)溶液 A，100μg/ml Pb，100μg/ml－Sn，100μg/mlAs，100μg/mlSb，100μg/mlBi。分別移取10.00ml鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液（2.3），10.00ml砷標(biāo)準(zhǔn)溶液（2.5），10.00ml鉍標(biāo)準(zhǔn)溶液（2.7），5.00ml錫標(biāo)準(zhǔn)溶液（2.4），5.00ml銻標(biāo)準(zhǔn)溶液（2.6）至 100ml容量瓶中，加入5 ml鹽酸（2.1），用水稀釋至刻度，混勻。Pb、Sn、As、Sb、Bi混合標(biāo)準(zhǔn)溶液 B，10μg/ml Pb，10μg/ml Sn，10μg/ml As，10μg/ml Sb，10μg/ml Bi。移取 10ml Pb、Sn、As、Sb、Bi混合標(biāo)準(zhǔn)溶液 A 至 100ml容量瓶中，加入5 ml鹽酸（2.1），用水稀釋至刻度，混勻。Pb、Sn、As、Sb、Bi混合標(biāo)準(zhǔn)溶液 C ，1 μg/ml Pb，1 μg/mlSn，1 μg/mlAs，1 μg/mlSb，1 μg/mlBi。移取 10ml Pb、Sn、As、Sb、Bi混合標(biāo)準(zhǔn)溶液 B 至100ml容量瓶中，加入5 ml鹽酸（2.1），用水稀釋至刻度，混勻。

銠標(biāo)準(zhǔn)溶液：1000μg/ml，此溶液1 ml含1000μg銠。

分別移取1.00ml銠標(biāo)準(zhǔn)溶液（2.9）至1000ml容量瓶中，加入5 ml鹽酸（2.1），用水稀釋至刻度，混勻。

鐵基體溶液：50mg/ml。

稱取5.00g高純鐵（質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于99.95%，Pb、Sn、As、Sb、Bi質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.0005%），加入 30ml水，分多次少量加入25 ml鹽酸，低溫加熱，溶解完全后轉(zhuǎn)入100ml容量瓶，用水稀釋至刻度，混勻。

3 樣品分析

3.1 試料

稱取約0.1000g樣品，精確至0.0001 g。

3.2 空白實(shí)驗(yàn)

隨同試料做空白實(shí)驗(yàn)。

3.3 溶解試料

加入鹽酸硝酸混合試劑6 ml（鹽酸+硝酸=1+3）水10ml，電熱板低溫加熱1 h，冷卻后移至100ml容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

3.4 校準(zhǔn)系列溶液配制

分 別 移 取0.100ml，0.200ml，0.500ml，1.00ml，10.00ml Pb、Sn、As、Sb、Bi混合標(biāo)準(zhǔn)溶液 C 于 8個100ml容量瓶中，各加入2 ml鐵基溶液（1.2.10）加入4.5 ml硝酸、1.5 ml鹽酸。

4 結(jié)果與討論

4.1 樣品溶解的選擇

實(shí)驗(yàn)選擇鹽酸+硝酸+氫氟酸用微波消解的方法溶解樣品和鹽酸+硝酸（1+3）在電熱板低溫溶解樣品這兩種方法進(jìn)行對比分析，兩種方法的結(jié)果對比相差極小，但由于后者溶解樣品簡單便捷，最后確定用鹽酸硝酸混合試劑6 ml（鹽酸+硝酸=1+3）水10ml進(jìn)行樣品溶解。

4.2 分析元素同位素的選擇

等離子體質(zhì)譜儀在分析過程中質(zhì)譜干擾很多，也相當(dāng)復(fù)雜，根據(jù)不同元素的情況選擇對其合適的同位素進(jìn)行測定，才能使結(jié)果更加準(zhǔn)確，在質(zhì)譜分析過程中一般選擇干擾小，豐度較大的同位素進(jìn)行分析，因此選擇了75As、118Sn、121Sb、208Pb、209Bi為待測元素同位素。

4.3 精密度測定

分別稱取10份標(biāo)樣YSBC35118-95加入鹽酸硝酸混合試劑6 ml（鹽酸+硝酸=1+3）水10ml，電熱板低溫加熱1 h，冷卻后移至100ml容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。在儀器達(dá)到最佳狀態(tài)下測量，結(jié)果見表1。

4.4 準(zhǔn)確度

用標(biāo)液做出工作曲線，分別用標(biāo)樣YSBC35117-95、YSBC35118-95、YSBC35120-95、材字279對照，分析結(jié)果滿足國家標(biāo)準(zhǔn)允許差，分析結(jié)果見表2。

表1 各元素精密度n=10，ω/%

4.5 檢出限和檢測下限

當(dāng)儀器處在最佳狀態(tài)時(shí)，在所建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線測定空白試劑10次，以空白信號標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍作為檢出限，10倍作為檢測下限，分析結(jié)果見表3。

表2 Pb、Sn、As、Sb、Bi對照結(jié)果分析 ω/%

表3 各元素檢出限和檢測下限 ω/%

5 結(jié)論

使用硝酸鹽酸混合溶液溶解低合金鋼樣品，利用等離子體質(zhì)譜儀測定五害元素的含量，測定方法簡單實(shí)用，測定結(jié)果準(zhǔn)確，該方法分析周期短，靈敏度、精密度及抗干擾能力均良好，可應(yīng)用于科研及生產(chǎn)中低合金鋼樣品的分析。

[1] 柯瑞華.等離子質(zhì)譜儀分析用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值的不確定度[J].冶金分析，2001，21（3）：64-67．

[2]原懷保，李月紅.ICP-Ms分析法測量不確定度的評定與應(yīng)用[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，2007，24（3）：396-399.

[3]GB／T223.81-2007，微波消解—電感耦合等離子質(zhì)譜分析法測定鋁和硼[S].

[4] 包香春，崔愛瑞，薛秀萍.電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定鐵精礦中鉻砷鎘錫銻鉛鉍[J].冶金分析，2012，32（9）：13-17．

[5] 陳玉紅，劉正，王海舟.電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定鋼鐵及合金中痕量磷[J].冶金分析，2007，27（12）：17-20．

Measurement of Pb,Sn,As,Sb and Bi in Low Alloy Steel with ICP-MS

WANG Wei,HAN Li-hua and YU Sheng

(Technology Center of Tianjin Pipe[Group]Corporation,Tianjin 300301,China)

ICP-MS was adopted to measure Pb,Sn,As,Sb and Bi in low alloy steel.The sample was dissolved by hydrochloric acid and nitric acid and internal-standard rhodium and iron base were added to correct the influence of matrix effect on the result.75As,118Sn,121Sb,208Pb and209Bi were chosen as iso tope for measuring elements.A simple and fast method of analyzing five harmful elements in low alloy steel was established.With short analyzing cycle,strong sensitivity,high precision and good anti-interference ability,this method is simple,practical and accurate and can be applied to analysis on low alloy steel samples in scientific research and production.

ICP-MS;low alloy steel;five harmful elements;measurement

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.02.025

2013-09-17

2013-10-17

王崴（1984—），男，工程師，主要從事化學(xué)方面的研究工作。