電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）測定高效復(fù)合孕育劑中鋁、鈣、鋇

楊海嬌 趙永莉 李金寶

（寧夏共享集團(tuán)股份有限公司（寧夏先進(jìn)鑄造技術(shù)重點實驗室），銀川750021）

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）測定高效復(fù)合孕育劑中鋁、鈣、鋇

楊海嬌 趙永莉 李金寶

（寧夏共享集團(tuán)股份有限公司（寧夏先進(jìn)鑄造技術(shù)重點實驗室），銀川750021）

通過硝酸、氫氟酸和鹽酸分解試料，高氯酸冒煙驅(qū)走硅和氟，最后用鹽酸溶解鹽類，應(yīng)用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）對高效復(fù)合孕育劑中鋁、鈣、鋇進(jìn)行測定，方法能準(zhǔn)確、快速地測定其含量，加標(biāo)回收率在98.8%～103%，精密度、標(biāo)準(zhǔn)樣品分析對照均取得了滿意的結(jié)果。

ICP-AES；孕育劑；鋁；鈣；鋇

0 前言

孕育處理技術(shù)是大型球墨鑄鐵件生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，高效復(fù)合孕育劑具有促進(jìn)石墨化，減少白口傾向，均勻組織，提高力學(xué)性能等作用。而孕育劑中元素的測定多是采用傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法，如孕育劑中鋇含量采用硫酸鋇重量法測定，鋁含量的測定采用強堿分離-乙二胺四乙酸二鈉滴定法和強堿分離-氟鹽置換-硫酸銅滴定法，硅含量的測定采用高氯酸脫水重量法［1］，這些方法檢測周期長，操作繁瑣，測得的結(jié)果不令人滿意，不能滿足高附加值鑄鋼、鑄鐵對高純原輔材料雜質(zhì)分析的要求。應(yīng)用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）測定孕育劑中的元素，具有準(zhǔn)確、快速、便捷的特點［2-3］。文獻(xiàn)［4］中采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定煉鋼孕育劑中的鋇，先將樣品中的鋇轉(zhuǎn)化成BaCO3沉淀，再轉(zhuǎn)化成Ba2＋，此方法前處理手續(xù)較為繁瑣，在濾紙過濾時也容易帶入其它雜質(zhì)元素。實驗選用更簡便的前處理方法，應(yīng)用ICP-AES法對孕育劑中主要雜質(zhì)元素進(jìn)行測定，能準(zhǔn)確、快速地測定孕育劑中鋁、鈣、鋇元素的含量，分析結(jié)果令人滿意，能滿足生產(chǎn)的需求。

1 實驗部分

1.1 主要儀器和試劑

Optima 8000型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（美國PE公司）。

硝酸（優(yōu)級純），氫氟酸（優(yōu)級純），鹽酸（優(yōu)級純），高氯酸（優(yōu)級純），超純水。

Al，Ca，Ba標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液（1 000μg/mL）：標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液配制方法參考國家標(biāo)準(zhǔn)方法［5］。

1.2 儀器測定條件

按照表1對儀器工作條件進(jìn)行優(yōu)化，選擇合適的測量條件。

表1 ICP-AES最佳工作條件Table 1 Optimum working condition for ICP-AES

按照分析譜線選擇的基本原則：靈敏度高，基體對所選譜線無干擾或干擾很小等，對不同譜線進(jìn)行篩選，最后按照表2選擇待測元素的分析譜線。

1.3 實驗方法

按表3稱取試樣，置于200mL聚四氟乙烯燒杯中，用少量水潤濕后，加入8mL硝酸，用塑料管滴加氫氟酸5～6mL，待反應(yīng)平穩(wěn)，加入5mL鹽酸，緩慢加熱，待試樣完全溶解后，加約8mL高氯酸，低溫加熱，蒸發(fā)冒煙至近干，加20mL鹽酸（1＋3），取下冷卻。將溶液移入表3中相應(yīng)體積的容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

表2 待測元素的分析譜線Table 2 Analytical spectral lines of the determined elements

稱取適量高純鐵（＞99.98%），隨同試樣做空白實驗。

表3 稱取試樣量及稀釋體積Table 3 Weight and dilution volume

2 結(jié)果與討論

2.1 校準(zhǔn)曲線

鐵基體的加入使待測元素譜線背景強度增高，為消除基體對測定結(jié)果的干擾，采用基體匹配的方法［6］。稱取適量高純鐵（＞99.98%）5份，按照表4加入待測元素Ba，Al，Ca的標(biāo)準(zhǔn)溶液，按實驗方法溶解，定容后得到與樣品溶液含有相同量鐵基體的校準(zhǔn)溶液系列。用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀測定該校準(zhǔn)溶液系列中Al，Ca，Ba元素的譜線強度，以各光譜強度平均值減去零濃度光譜強度平均值為縱坐標(biāo)，校準(zhǔn)曲線溶液的濃度為橫坐標(biāo)，分別繪制Al，Ca，Ba元素的校準(zhǔn)曲線。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)r≥0.999時，分析待測溶液。

表4 待測元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的溶液濃度Table 4 The elements concentration for the series of standard solutions /（μg·mL-1）

2.2 準(zhǔn)確度實驗

應(yīng)用本方法對孕育劑標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行分析測定，通過與標(biāo)準(zhǔn)樣品標(biāo)準(zhǔn)值比對，其差值均在化學(xué)檢測允許差范圍內(nèi)，如表5所示。

表5 分析結(jié)果對照Table 5 Comparison results of the method /%

2.3 方法的精密度實驗

任選孕育劑樣品一個進(jìn)行5次平行測定，對測定結(jié)果進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計，計算出相對標(biāo)準(zhǔn)偏差［7］，見表6。

2.4 加標(biāo)回收實驗

在一個孕育劑樣品中分別加入一定量各元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照實驗方法操作，測定加標(biāo)回收率，加標(biāo)回收率在98.8%～103%，說明此方法可行并且結(jié)果準(zhǔn)確，實驗結(jié)果見表7。

表6 精密度實驗結(jié)果Table 6Precisions test of the method/%

表7 回收率實驗結(jié)果Table 7 Recovery test of the method /%

3 結(jié)論

綜上所述，ICP-AES法用于檢測孕育劑中Ba，Al，Ca元素含量的研究，通過標(biāo)準(zhǔn)樣品對比驗證，其差值在允許差范圍內(nèi)，加標(biāo)回收率在98.8%～103%的可接受范圍，確定了該實驗方法的可行性和結(jié)果的準(zhǔn)確性。ICP-AES法具有靈敏度高、檢出限低、線性范圍寬、共存元素干擾小等優(yōu)點，實際操作性強，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，對孕育劑的成分起到監(jiān)控作用，滿足生產(chǎn)檢測的需求。

［1］王海舟.鐵合金分析：上冊［M］.北京：科學(xué)出版社，2003：19-37.

［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］.中國無機分析化學(xué)（ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry），2011，1（4）：15-18.

［3］范麗新，王杰.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）測定銅磁鐵礦中的Al，Ni，Cu，Mg，Pb，Zn 6種元素［J］.中國無機分析化學(xué)（ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry），2015，5（1）：53-55.

［4］徐立，謝輝，賴心.ICP-AES法測定煉鋼孕育劑中的鋇［J］.廣東有色金屬學(xué)報（JournalofGuangdongNon-FerrousMetals），2004，14（2）：23-25.

［5］中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T 602—2002化學(xué)試劑 雜質(zhì)測定用標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

［6］馬琪，李正明，翟博.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定銅鉻鋯合金中鉻和鋯［J］.冶金分析（MetallurgicalAnalysis），2013，33（6）：52-55.

［7］周偉，賈云海.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鋅及鋅合金中16種元素［J］.冶金分析（Metallurgical Analysis），2004，24（6）：26-35.

Determination of Aluminium，Calcium and Barium in High Efficiency Compound Inoculants by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry（ICP-AES）

YANG Haijiao，ZHAO Yongli，LI Jinbao
（NingXiaKocelGroupCo.，LTD（NingxiaKeyLaboratoryofAdvancedCastingTechnology），Yinchuan，Ningxia750021，China）

The samples were dissolved with nitric acid，hydrofluoric acid and hydrochloric acid，and fumed with perchloric acid to remove silicon and fluorine，and then the salts were dissolved by hydrochloric acid.The contents of aluminium，calcium and barium in high efficiency compound inoculants were determined by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry（ICP-AES）.The proposed method was accurate and quick.The recoveries were in the range of 98.8%～103%.Satisfactory results were obtained in precision tests and comparison with standard reference materials.

inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry（ICP-AES）；inoculants；aluminium；calcium；barium

O657.31；TH744.11

A

2095-1035（2015）03-0077-03

2015-03-30

2015-04-25

楊海嬌，女，工程師，主要從事化學(xué)分析研究。E-mail：yhj0801＠126.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2015.03.018