ICP-OES測定無水氫氟酸中微量鐵元素方法研究

司騰飛

(多氟多新材料股份有限公司 ， 河南 焦作 454591)

無水氫氟酸是氟化學工業(yè)的重要基礎(chǔ)原料，在國防和民用工業(yè)有廣泛的用途。氫氟酸可以生產(chǎn)氟制冷劑、含氟聚合物和含氟醫(yī)藥，用它生產(chǎn)的氟化鋁和冰晶石是煉鋁工業(yè)必不可少的助劑。常規(guī)化學分析法分析無水氫氟酸中鐵元素含量時，采用分光光度法,該方法耗時約2 h，用到的化學試劑較多，對人力、物力以及財力均有較多要求，亟待更換更為科學合理、省時省力的方法。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法具有快速、簡便、操作性強、結(jié)果準確、重復(fù)性好等特點，因此采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法進行無水氫氟酸中鐵元素的測量[1-3]。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

PE Optima 7000 DV；鐵標準溶液，10 mg/kg，PE公司提供。無水氫氟酸，多氟多新材料股份有限公司。試劑均為色譜純，實驗用水為超純水，電阻率>18.2×104Ω·m。

1.2 儀器工作條件

等離子體功率，1 300 W；冷卻氣流量， 15 L/min；輔助氣流量，0.2 L/min；霧化氣流量，0.8 L/min；溶液提升量，1.5 L/min；沖洗時間，20 s；延遲時間，20 s。

1.3 實驗步驟

1.3.1硝解

稱取1.0 g左右樣品(精確到0.000 2 g)于150 mL干凈的聚四氟乙烯瓶中，加入13 mL硝酸(體積比1∶1)，之后用超純水準確定量到100 g(精確到0.000 2 g)，搖勻待測。

1.3.2空白實驗

稱取13 mL硝酸(體積比1∶1)，用超純水準確定量到100 g (精確到0.000 2 g)，搖勻為試劑空白溶液。

1.3.3標準工作曲線的制作

準確稱取0、0.040 0、0.200 0、1.000 0、5.000 0 g (精確到0.000 2 g)鐵標準溶液于150 mL干凈的聚四氟乙烯瓶中，加入13 mL 1∶1 (體積比) 硝酸，之后用超純水準確定量到100 g(精確到0.000 2 g)，搖勻。此標準溶液系列為0、0.004、0.02、0.1、0.5 mg/kg。

1.3.4測試

在建立完成分析方法、選定分析元素波長后，分別把標準空白和標準溶液通過蠕動泵吸入矩管中，利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀進行標準工作曲線的繪制，完成后進行樣品空白測定，而后進行樣品測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 待測波長和觀測位選擇

將鐵元素在推薦波長下分別采用軸向、徑向、軸向衰減和徑向衰減4種觀測位進行標準溶液的測定，建立標準曲線，然后再將標準溶液當作樣品溶液進行復(fù)測來初步篩選合適的波長和觀測位。結(jié)果見表1～4。

表1 鐵元素軸向觀測位4個濃度復(fù)測值和相關(guān)系數(shù)

表2 鐵元素徑向觀測位4個濃度復(fù)測值和相關(guān)系數(shù)

表3 鐵元素軸向衰減觀測位4個濃度復(fù)測值和相關(guān)系數(shù)

表4 鐵元素徑向衰減觀測位4個濃度復(fù)測值和相關(guān)系數(shù)

鐵元素在238.204、239.562、259.939 nm波長下，軸向和徑向觀測位的測量值都與標準值一致，并且相關(guān)系數(shù)在0.999 996～0.999 999，因此選擇這3個波長對應(yīng)觀測位進行加標回收率實驗。

2.2 樣品加標回收率

將初步篩選的波長和對應(yīng)的觀測位進行加標回收率實驗，通過加標回收率的值來篩選最適合的波長和相應(yīng)的觀測位。Fe元素加標回收率結(jié)果見表5。

表5 樣品回收率實驗

鐵元素在軸向觀測位徑向觀測位的加標回收率均滿足要求，軸向的加標回收率數(shù)值98.75%為最優(yōu)選擇。因此選擇這238.204、239.562 nm波長下軸向觀測位來進行背景相當濃度和檢出限測定。

2.3 方法背景相當濃度值、檢出限測定

對空白溶液連續(xù)測定20 次，并計算標準偏差，以標準偏差的3倍所對應(yīng)的濃度為Fe元素的檢出限，結(jié)果見表6。

表6 背景相當濃度值及檢出限

兩個波長在軸向觀測位下的檢出限在0.216～0.222 μg/kg，符合儀器和方法性能要求。

2.4 樣品精密度實驗

對樣品Fe元素連續(xù)測定10次，計算其相對標準偏差，結(jié)果見表7。

表7 樣品相對標準偏差

同一樣品分別使用兩個波長在軸向觀測位下的測試值和相對標準偏差不同。

3 結(jié)論

本文對電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀應(yīng)用于無水氫氟酸中的鐵元素含量測定進行了研究。經(jīng)過標準溶液復(fù)測、加標回收率測定、背景相當濃度值測定、檢出限測定和精密度實驗后，最佳測試條件為238.204 nm波長下軸向觀測位進行測定。該方法的檢出限為0.216 μg/L，加標回收率為98.83%，相對標準偏差為0.31%，該方法準確、簡便、快速、可靠，具有很強的推廣意義。