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石油焦是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于特種耐火材料的生產(chǎn)，鋁的冶煉等行業(yè)，其中鐵、硅、鈦等元素的含量多少直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，所以準(zhǔn)確測量這些元素的含量至關(guān)重要。本文采用直接灰化法，灰化后用硼酸鋰熔融，稀硝酸溶解定容后，用國產(chǎn)單道電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-AES)測定，獲得良好效果，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于2.5%，加標(biāo)回收率為95~104%。
1 方法原理[1]
電感耦合等離子體發(fā)射光譜法分析的原理基于如下過程：待測樣品溶液經(jīng)噴霧而霧化并送到等離子體中，在其中分解、原子化和電離，原子和離子被激發(fā)，原子和離子由激發(fā)態(tài)回到低能級時發(fā)射出相應(yīng)的譜線。不同元素的原子和離子發(fā)出的特征譜線不同，而且譜線的強(qiáng)度與該元素在溶液中的濃度成正比。通過測量譜線的強(qiáng)度就可獲得溶液中各元素的含量。
2 實(shí)驗(yàn)部分
2.1 主要儀器與試劑
電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀
硝酸(G. R)、硼酸鋰(G. R)：北京化工廠
標(biāo)準(zhǔn)溶液：鐵、鈦、硅均為1000mg/L，國家鋼鐵材料測試中心(鋼鐵研究總院)
實(shí)驗(yàn)用水為三次蒸餾水。
2.2 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀條件優(yōu)化
由于儀器的參數(shù)較多，各元素測定的最佳條件并不完全相同，考慮到多元素的同時測定，本文選用折中的工作條件。
R.F功率：1200W
冷卻氣流量：12 L/min
輔助氣流量：0.5L/min
載氣流量：0.5 L/min
觀測高度：12 mm
溶液提升量：0.8mL/min
積分時間：5S
積分次數(shù):3次
2.3 實(shí)驗(yàn)方法
準(zhǔn)確稱取石油焦樣品，轉(zhuǎn)入坩堝中，直接灰化[2]。取出冷卻后稱重，計算燒失量。準(zhǔn)確稱取灰化后的樣品于另一坩堝中，加入硼酸鋰，在電熱板上加熱至熔融后，用去離子水沖洗到燒杯中，加稀硝酸加熱溶解，冷卻后在100mL容量瓶中定容，相同條件下制備樣品空白。樣品與空白溶液一同用ICP-AES測試。
3 結(jié)果與討論
3.1分析線的選擇
樣品中各被測元素的含量不高，選擇靈敏度較高且相互之間無干擾的譜線：Fe 259.940nm、 Si 288.158 nm 、Ti 334.941 nm 。
3.2背景的扣除
為了檢查樣品基體對分析線的干擾，首先對分析溶液進(jìn)行譜線掃描，發(fā)現(xiàn)鐵、硅、鈦等元素的分析譜線均無明顯的光譜干擾且峰形較好。
因此本文采用離峰的動態(tài)扣背景法，在平坦處扣除背景。各元素背景扣除點(diǎn)如表1。
表1 各元素背景扣除點(diǎn)
元素
分析譜線(nm)
左背景(nm)
右背景(nm)
Fe
259.940
-0.075 (-40)
+0.056 (+30)
Si
288.158
-0.075 (-40)
+0.094 (+50)
Ti
334.941
-0.094 (-50)
—
3.3 共存離子的干擾
對溶液中共存濃度較大的鋰和硼元素的干擾情況進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)100mg/L的鋰和100mg/L的硼對鐵、硅和鈦測定均無明顯干擾。
3.4 工作曲線
由于ICP-AES具有穩(wěn)定性好，動態(tài)范圍寬，線性關(guān)系好等特點(diǎn)，本文采用兩點(diǎn)做標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)曲線。分別配制1，10mg/L的鐵和硅的標(biāo)準(zhǔn)溶液；0.1，1 mg/L的鈦的標(biāo)準(zhǔn)溶液。將標(biāo)準(zhǔn)曲線系列溶液導(dǎo)入ICP，測定其光強(qiáng)，以濃度為橫坐標(biāo)，光強(qiáng)為縱坐標(biāo)，儀器自動繪制工作曲線。
3.5 精密度和回收率試驗(yàn)
用制備的空白溶液扣除樣品空白，對同一石油焦樣品溶液平行測定6次，測定結(jié)果見表2
表2 方法精密度試驗(yàn)結(jié)果
元素
測定值(mg/L)
平均值(mg/L)
RSD
Fe
1.97 2.00 2.03
2.05 2.04 1.96
2.01
1.9%
Si
9.16 9.28 9.24
9.30 9.21 9.19
9.23
0.6%
Ti
0.34 0.35 0.34
0.34 0.35 0.33
0.34
2.3%
不同元素的加標(biāo)回收率列于表3
表3 加標(biāo)回收率試驗(yàn)結(jié)果
元素
測定值(mg/L)
加入標(biāo)準(zhǔn)值(mg/L)
加標(biāo)后測定值(mg/L)
回收率
Fe
2.00
1.00
3.04
104%
Si
9.25
5.00
14.1
97%
Ti
0.35
0.20
0.54
95%
3 結(jié)論
由以上實(shí)驗(yàn)可知，本方法干擾小，方法可靠，可進(jìn)行多元素同時測定，是科研及生產(chǎn)中分析此類樣品較好的方法。
