ICP－AES法同时测定高纯铅中微量杂质元素
ICP－AES法同时测定高纯铅中微量杂质元素
摘要：用1:3的硝酸溶解高纯铅样，用1:1的硫酸沉淀大量的铅基体，干过滤后把滤液引入等离子矩，测定As、Tb、Bi、Sn、Zn、Fe、Cu等杂质元素的含量。
关键词：ICP－AES法、同时测定、1:3硝酸、1:1硫酸、干过滤
随着铅工业的发展，高纯铅在各领域的应用越来越广泛，而铅中杂质元素的含量直接影响着铅的质量，高纯铅中各杂质元素的测定在铅工业中也显得越来越重要。铅中杂质元素的测定一般采用原子吸收光谱法或吸光光度法，而这两种方法分析速度都比较慢，对于个别含量较低的元素，灵敏度也较低，结果不能令人满意。而ICP－AES法测定灵敏度较高，可以同时测定绝大部分的杂质元素，测定速度极快，经过实验证明，结果令人满意。
1实验部分
仪器与试剂
DGS-Ⅲ型等离子体单道扫描发射光谱仪（上海泰伦分析仪器有限公司）。
硝酸（优级纯）
硫酸（优级纯）
所用水均二次亚沸水
As、Tb、Bi、Sn、Zn、Fe、Cu标准溶液储备液 称取各高纯金属1.000克于100ml小烧杯中，加少量HNO3溶解后，用纯水定溶到1000ml中。
工作用标准系列 用逐级稀释的办法，分别准确吸取若干毫升上述各标准溶液，配制成各元素含量均为0、200、500?g/L的混合标准系列。
1.2分析手续
称取高纯铅样品5.00g于200ml的容量瓶中，加入1:3硝酸25ml，放在电热板上均匀低温加热至样品完全溶解，取下烧杯，冷却至室温，定溶于100ml的容量瓶中加水稀释到80ml左右，加入1:1硫酸3ml沉淀完全后，稀释至100ml，水浴保温30min后冷却至室温，干过滤至100ml容量瓶中，喷入等离子矩测定高纯铅中各杂质元素。
2结果与讨论
2.1 仪器条件的选择
2.1.1 工作谱线的选择
DGS-Ⅲ型等离子体单道扫描发射光谱仪提供有自己的谱线库，该谱线库包含了ICP－AES所分析所有元素的大部分灵敏线，并且按灵敏度的大小来排列，一般情况下，分析中选择*条谱线，只有在该谱线有比较强的干扰时才选择其它的次灵敏线，通过实验证明，在该方法中灵敏线均不被干扰，所以每种元素都选择其灵敏线。但由于Sn的*条谱线189.989过多的偏向短波给分析带来比较大的误差，所以选其次灵敏线，谱线列表如表一。
表一 工作谱线列表
谱线 元素 | 谱线 （nm） | 谱线 元素 | 谱线 （nm） |
As | 193.759 | Bi | 223.061 |
Sb | 206.833 | Fe | 238.204 |
Sn | 235.484 | Cu | 324.754 |
Zn | 213.856 |
2.1.2 功率档次的选择
DGS-Ⅲ型等离子体单道扫描发射光谱仪功率一共分为五档可选，其中*档为点火档，我们对余下的几档作了对比实验，结果见下表
表二 功率档对发射强度的影响
档次 强度 元素 | |||||||||
发射 强度 | 背景 强度 | 信噪 比 | 发射 强度 | 背景 强度 | 信噪 比 | 发射 强度 | 背景 强度 | 信噪 比 | |
As | 12156 | 60078 | 1.0 | 175698 | 80587 | 1.1 | 260545 | 100769 | 0.6 |
Sb | 120516 | 78002 | 0.5 | 185126 | 136257 | 0.35 | 267573 | 213265 | 0.2 |
Bi | 302246 | 158488 | 0.9 | 464778 | 236470 | 1.0 | 638544 | 429756 | 0.5 |
Sn | 239330 | 16740 | 0.5 | 349590 | 179800 | 0.9 | 457454 | 324569 | 0.4 |
Zn | 267196 | 30638 | 7.8 | 335598 | 36131 | 10.0 | 407413 | 60437 | 6.0 |
Cu | 234519 | 80243 | 2.1 | 329606 | 68970 | 6.1 | 476890 | 146870 | 2.1 |
Fe | 199486 | 6709 | 31 | 249879 | 10976 | 24 | 306745 | 15667 | 20 |
从上表和右图我们可以看出，除Fe元素信噪比以外，其它元素都是在第三档的信噪比高，如果单元素分析，我们当然是从所测的实际数As等据来决定工作档次，比如仅测Fe的话选第二Fe档，测其它元素选第三档，混合在一起连续测定，只能照顾大部分的元素，而且本方法中由档次于Fe的灵敏度较高，选第三档的的效果也很好图一功率档次影响示意图.所以工作功率档次，选择第三档。
2.1.3 载气的影响
在ICP－AES法发析中，载气流量是一个很重要的条件，载气的流量发生很小的变化时，也可能造成分析结果发生很大的变化，不合适的载气流量甚至使一些灵敏度相当高的元素也无法测出准确的结果，灵敏度低的元素根本无法测出。一般情况下，短波元素要求较小的载气流量，长波元素要求较高的载气流量。我们对几种不同的载气流量作了对比实验，数据如表三。
表三 载气影响数据表
载气 强度 元素 | 0.12 | 0.14 | 0.16 | ||||||
发射 强度 | 背景 强度 | 信噪 比 | 发射 强度 | 背景 强度 | 信噪 比 | 发射 强度 | 背景 强度 | 信噪 比 | |
As | 12156 | 60078 | 1.0 | 139989 | 30587 | 3 | 117548 | 31789 | 2.9 |
Sb | 120516 | 78002 | 0.5 | 145126 | 76257 | 1 | 109678 | 48928 | 1.4 |
Bi | 302246 | 158488 | 0.9 | 364778 | 166470 | 1.9 | 304587 | 12890 | 0.8 |
Sn | 239330 | 16740 | 0.5 | 349590 | 179800 | 0.9 | 243786 | 10876 | 2 |
Zn | 267196 | 30638 | 7.8 | 345598 | 21098 | 16 | 375687 | 34658 | 12 |
Cu | 234519 | 80243 | 2.1 | 289606 | 68970 | 4 | 306890 | 76589 | 3.5 |
Fe | 199486 | 6709 | 31 | 309879 | 10976 | 34 | 326745 | 10667 | 31 |
根据上表的数据，我们对载气的影响作 信噪比了一个示意图，从图上可以明显的看到，当载气的表头压力在0.14Mpa和0.16Mpa之间信噪比最好，所以载气流量我们选择气压阀压力在0.15Mpa时的流量。 （由于该仪器是用压力阀控制载气流量的，而压力与流量成正比，所以我们用压力表示载气流量）
2.1.4 狭缝宽度的影响
狭缝宽度有入射狭缝宽度和出射狭缝宽两项，这两项对仪器的影响效果是一样的，所以统称为狭缝宽度的影响。具体的说，当狭缝宽度变大时，能量一般增大，但相应的分辨能力下降，这是很容易理解的，还有当狭缝变宽时，杂散光等进出的也比较多，噪音增加也比较大，有时反而能引起信噪比下降。如果选择较小的狭缝宽度，虽然分辨能力很好，但发射能量较小，给分析工作造成一定的困难。DGS-Ⅲ型ICP光谱仪的出入射狭缝均有0.02、0.03、0.05mm可选，（注意，狭缝宽度和光谱带宽是不同的两个概念，这里指的是狭缝机械宽度）我们为了方便，并没有对二组进行交叉实验，而是把出射狭缝固定在0.3mm处，分别测试改变入射狭缝时对实验结果的影响情况，数据如表四。
表四 狭缝宽度的影响
强度
元素 | 0.02mm | 0.03mm | 0.05mm | ||||||
发射 强度 | 背景 强度 | 信噪 比 | 发射 强度 | 背景 强度 | 信噪 比 | 发射 强度 | 背景 强度 | 信噪 比 | |
As | 55681 | 23039 | 1.1 | 139989 | 30587 | 3 | 222570 | 92807 | 1.4 |
Sb | 136608 | 69394 | 0.9 | 145126 | 76257 | 1 | 557873 | 321059 | 0.65 |
Bi | 141767 | 47966 | 1.8 | 364778 | 166470 | 1.9 | 559034 | 25898 | 1.2 |
Sn | 241298 | 130987 | 0.85 | 349590 | 179800 | 0.9 | 718659 | 423288 | 0.7 |
Zn | 235442 | 10547 | 23 | 345598 | 13098 | 26 | 896783 | 78965 | 11 |
Cu | 189875 | 38761 | 3.8 | 289606 | 68970 | 4 | 687723 | 223876 | 2 |
Fe | 279632 | 8976 | 31 | 309879 | 10976 | 34 | 867905 | 87607 | 9 |
根据表四的数据我们作出如右的狭缝宽度对信噪比影响的示意图，从图上和数据表中我们都可以看出，在0.02和0.03mm的狭缝宽度，对各元素都可以得到较好的信噪比，当狭缝宽度为0.05mm时，各元素的发射强度虽大幅度的增大，但其信噪比都有明显的降低，所以，在本次实验中我们选择0.03的狭缝宽度。
2.1.5 观测高度的影响
测光高度同样对所测样品的信噪比有着很大的影响，不同的元素要求不同的测光高度，如果是单一元素分析，可以通过对比实验确定该元素的测光高度，混合同时作多元素时，只有照顾大多数的元素，选择合适的测光高度。WLY100－1ICP光谱仪是用一种相对的高度来表示测光高度，仪器上贴有表示测光高度的刻度标签，我们对通过高度标签读到的8、10、12cm三种高度作了对比实验，通过有关的数据来决定本实验所要求的测光高度。有关的数据见表五。
表五 观测高度影响数据表
强度
元素 | 8cm | 10cm | 12cm | ||||||
发射 强度 | 背景 强度 | 信噪 比 | 发射 强度 | 背景 强度 | 信噪 比 | 发射 强度 | 背景 强度 | 信噪 比 | |
As | 65681 | 33039 | 0.95 | 139989 | 30587 | 3 | 79871 | 32097 | 1.1 |
Sb | 110978 | 69394 | 0.55 | 145126 | 76257 | 1 | 107653 | 79876 | 0.15 |
