電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定金屬鉻中Fe、Al、Si

韓 曉

(1 北礦檢測技術有限公司,北京 102628；2 金屬礦產資源評價與分析檢測北京市重點實驗室,北京 102628)

電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定金屬鉻中Fe、Al、Si

韓 曉1,2

(1 北礦檢測技術有限公司,北京 102628；2 金屬礦產資源評價與分析檢測北京市重點實驗室,北京 102628)

采用鹽酸溶樣，標準加入法消除基體鉻的干擾，利用電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定金屬鉻中Fe、Al、Si。對儀器參數以及被測元素的譜線選擇進行了討論，在選定最佳條件下，對標準樣品金屬鉻進行測定，探討了檢測方法中標準曲線線性相關性、檢出限、精密度及加標回收率等指標，發現各元素的測定值與認定值基本一致，測量相對標準偏差均小于1%(n=7)，加標回收率在96.9%～101%。方法實用性強，已經成功應用于金屬鉻中雜質元素的檢測。

ICP-AES；標準加入法；金屬鉻；Fe；Al；Si

前言

在自然界中鉻元素主要以鉻鐵礦的形式存在。按照在地殼中的含量，鉻屬于分布較廣的元素之一，是因為鉻的天然化合物很穩定，既不易溶于水，還原也比較困難。鉻金屬是由氧化鉻用鋁還原，或由鉻氨礬或鉻酸經電解制得。鉻用于制不銹鋼、汽車零件、工具、磁帶和錄像帶等，并且紅、綠寶石的色彩也來自于鉻。作為現代科技中最重要的金屬，以不同百分比熔合的鉻鎳鋼千變萬化，種類非常之多。由于雜質含量的不同決定著產品的性質不同，而鉻金屬中的常見雜質有鋁、鐵和硅等，因此如何快速準確測定金屬鉻中的這些元素顯得尤為重要。

與分光光度法、原子吸收光譜(AAS)法等微量元素分析方法相比較[1]，電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法[2-5]具有簡便快速、靈敏度和準確度高、干擾少等優點，適合于多元素同時分析。鉻金屬因其生產工藝的不同，Fe、Al、Si等微量組分的含量差異較大，若直接采用標準曲線法測定微量雜質，需要配制與測試基體相匹配的標準溶液來消除基體干擾，但由于純鉻很難找到，基體匹配法難以實現，因此本文選擇標準加入法來消除基體對元素測定的干擾。本文考察了方法的檢出限、方法準確度和精密度，結果表明該方法快速簡便，準確可靠。

1 實驗部分

1.1試劑與儀器

725型電感耦合等離子體光譜儀Agilent ICP-OES(美國安捷倫科技公司)。

鉻金屬化學標準樣品(錦州鐵合金廠編號67-1)，優級鹽酸(北京化工廠)。

Fe、Al、Si標準儲備溶液(1 000 mg/L)均為北京鋼研納克公司生產，所用水均為一級水。所有器皿均用硝酸(10%)浸泡8 h后用超純水清洗3次備用。

1.2標準溶液配制

Fe、Al、Si混合標準溶液(100 mg/L)：分別取10 mL Fe、Al、Si標準儲備溶液于100 mL容量瓶中，加入5 mL鹽酸，用水稀釋至刻度，混勻。

Fe、Al、Si混合標準溶液(10 mg/L)：分別取10 mL Fe、Al、Si混合標準溶液(100 mg/L)于100 mL容量瓶中，加入5 mL鹽酸，用水稀釋至刻度，混勻。

1.3加標樣品溶液的配制

準確稱取2.500 0 g樣品溶于鹽酸中得到100 mL金屬鉻原液，分別移取5 mL原液至5個50 mL容量瓶中，分別加入5 mL鹽酸后，依次加入0、5 mL Fe、Al、Si混合標準溶液(10 mg/L)和2.5、5、10 mL Fe、Al、Si混合標準溶液(100 mg/L)，定容得到Fe、Al、Si的濃度分別為0、1、5、10、20 mg/L 的系列加標溶液。

1.4樣品的制備

稱取2.50 g(精確至0.000 1 g)金屬鉻置于300 mL燒杯中，加入少許水潤濕樣品，然后加入30 mL鹽酸，低溫加熱至完全溶解，冷卻，移入100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。分別移取5 mL原液于50 mL容量瓶中，加入5 mL鹽酸，用水稀釋至刻度，混勻。

1.5測定方法

對配制好的濃度分別為0、1、5、10、20 mg/L 的系列加標樣品溶液按儀器優化好的條件，測定時以含標準(0 mg/L)的樣品作為儀器的試劑空白，以濃度為橫坐標，原子發射強度為縱坐標繪制工作曲線。儀器依據加標工作曲線計算出被測元素的質量濃度。

2 結果與討論

2.1儀器參數的選擇

對實驗中所用儀器的幾個重要參數進行正交實驗，綜合分析ICP-AES儀的優化程序，選擇了實驗的最佳儀器測定參數是RF功率1 150 W，霧化氣流量0.60 L/min，輔助氣流量1.50 L/min，等離子氣流量15.0 L/min，進液泵速15 r/min，觀測高度10 mm。

2.2被測元素的譜線選擇及元素檢出限

比較各元素幾條分析線的特點，考慮共存元素的相互干擾，從中選擇靈敏度高，背景低，基體對測定元素不干擾或者干擾小的譜線為分析線，經過實際樣品實驗，選擇測定元素波長分別為Fe 259.940 nm，Al 396.152 nm，Si 251.611 nm。選擇合適的扣背景位置，所選用的分析線基本無光譜干擾。

測定11次試劑空白溶液，計算標準偏差，以3倍的標準偏差為檢出限，計算得到測定元素的檢出限分別為Fe：0.004 mg/L；Al：0.006 mg/L；Si：0.010 mg/L。

2.3精密度和準確度實驗

對錦州鐵合金廠編號67-1的標準樣品(雜質理論含量分別為Al：0.32%；Fe：0.43%；Si：0.26%)按實驗方法進行了7次獨立測定，測定結果見表1。

表1 試樣分析結果Table 1 Analysis results of the sample (n=7)

由表1可以看出標準加入法測定結果Al：0.33%；Fe:0.44%；Si:0.27%與理論值基本一致，并且7次測量結果的變異系數RSD均小于1%，因此方法的精密度和準確度都能達到測定要求。

2.4加標回收實驗

為了進一步驗證方法的準確度，對標準樣品(錦州鐵合金廠編號67-1)進行加標回收實驗，結果見表2。

表2 試樣加標回收實驗Table 2 Recovery tests of the sample /%

由表2中數據可以看出方法準確度高，適用于鉻金屬中雜質含量的測定。

3 結論

采用標準加入法消除基體背景對測定元素的影響，對金屬鉻中的Fe、Al、Si雜質元素進行了測定，效果非常理想。該方法的線性相關系數接近于1，加標回收率在96.9%～101%。可以作為金屬鉻中的Fe、Al、Si雜質元素的檢測方法。方法實用性強，已經成功應用于金屬鉻中雜質元素的檢測。

[1] 《有色金屬工業分析叢書》編輯委員會.重金屬冶金分析 [M].北京:冶金工業出版社,1994:174-188.

[2] 程健.電感耦合等離子體發射光譜法測定鋅精礦及鋅培砂中10種雜質元素[J].冶金分析(MetallurgicalAnalysis),2007,27(11):65～68.

[3] 陳蓉,張宏凱.電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-AES)測定鉻礦砂及再生鉻礦砂中二氧化硅[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(4):44-47.

[4] 左良.電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定金屬鉻中的釩[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2017,7(1):57-59.

[5] 鐘國生.電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定ADC12中硅[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2017,7(1):63-65.

DeterminationofFe,AlandSiinChromiumbyICP-AES

HAN Xiao1,2

(1.BGRIMMMTCTechnologyTechnicalCo.Ltd.,Beijing102628,China;2.BeijingKeyLabofMineralResourcesEvaluationandAnalysis,Beijing102628,China)

Iron (Fe), aluminum (Al) and silicon (Si) content in chromium were determined by inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES). Hydrochloric acid was used for sample dissolution and standard addition method was used to eliminate the matrix effect interference. The instrument parameters and the analytical line for the elements to be measured were discussed. Determination of these elements in a standard metal chromium sample was achieved at the optimum conditions. Linear correlation range, detection limit, precision and rate of recovery were discussed. The relative standard deviations were less than 1% (n=7). The recoveries for the three elements were in the range of 96.9 %-101 %. This method is successfully applied to the detection of impurity elements in chromium metal.

ICP-AES; standard addition method; metal chromium; Fe; Al; Si

10.3969/j.issn.2095-1035.2017.03.016

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2017)03-0062-03

2017-03-08

2017-06-09

韓曉，女，工程師，主要從事地礦和冶金樣品的無機元素的分析檢測研究。E-mail：404864354@qq.com

本文引用格式：韓曉.電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定金屬鉻中Fe、Al、Si [J].中國無機分析化學,2017,7(3):62-64. HAN Xiao.Determination of Fe, Al and Si in Chromium by ICP-AES[J].Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry, 2017,7(3):62-64.