ICP－AES测定金属钛中杂质.doc

等离子体原子发射光谱法测定金属钛中钒铁镁铬锰铜 成勇( (攀钢集团研究院有限公司，钒钛资源综合利用国家重点实验室，攀枝花 617000) 摘要：建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)不分离钛基体直接同时测定金属钛中杂质元素钒铁镁铬锰铜的分析方法。优化了样品前处理方法，以氢氟酸、硝酸和硫酸消解试样，依靠硫酸络合作用克服钛易水解问题，采用基体匹配校正法降低硫酸等消解试剂和基体钛导致的物理干扰；方法重点进行了钛基体光谱干扰试验，通过优选仪器测定参数和待测元素分析谱线，结合同步背景校正措施消除基体元素钛对测定的光谱干扰、背景影响等。方法准确可靠，简单快捷，检出限0.0002～0.0015%；回收率为90.0%～110.0%； 相对标准偏差小于2.57%（n=8）；校准曲线相关系数大于0.9991。 关键词：电感耦合等离子体发射光谱；金属钛；杂质元素；钒；铁；镁；铬；锰；铜； 金属钛广泛运用于航空、航天、航海、车辆、生物医学等领域ICP-AES测定钛基材料中钕镍铁硅锰镁钒锆[5-7],采用ICP－AES直接同时测定金属钛中0.001-1%的钒、镁、铜和0.005-1%的铬、锰、铁的分析方法尚未见报道。 1　试验部分 1.1 仪器及试剂 iCAP6300型全谱直读电感耦合等离子体原子发射光谱仪，石英玻璃同心雾化器和旋流雾室；Elix纯水机。 HNO3，HF ，H2SO4：优级纯； 高纯金属钛粉（纯度为99.999%）； 光谱纯五氧化二钒、二氧化锰、铜、铁、重铬酸钾、氧化镁，配制成单元素标准溶液：1.00g·L-1； 1.2 工作条件 高频发射功率1150 W，辅助气为氩气流速是1.5 L/min，蠕动泵泵速55 r/min，观察高度11.7 mm，雾化器压力0.22 MPa，测定积分时间15 s(波长大于260 nm)或20 s(波长小于260 nm)。 1.3 试验方法 称取0.2 000g试样于50 mL铂金坩埚中，加入HF 2 mL、HNO3 5 mL、H2SO4(1+1)溶液 5 mL加热溶解，并蒸发冒硫酸白烟至溶液近干或溶液残留体积小于2mL，取下冷却后以水冲洗坩埚壁并加入约30 mL水，加热煮沸溶解盐类至澄清，冷却后定容至100mL。按仪器工作条件进行测定。 1.4 工作曲线的绘制 高纯钛粉按1.3试验方法消解处理成钛基试剂溶液，作为空白校准溶液和基体匹配底液，加入待测元素标准溶液配制与金属钛样品溶液具有相同基体试剂组成的系列工作曲线。 2 结果与讨论 2.1消解体系和选择 消解金属钛并避免钛水解影响测定是试验重点。结果表明氢氟酸可有效消解金属钛，但腐蚀ICP仪器的玻璃雾化器和炬管，本文利用硫酸的高沸点和络合特性，高温蒸发除去HF，并与钛生成稳定络离子，消除HF腐蚀作用，并避免钛在试样溶液和测定中易水解难题。 本文优选了消解试剂组成、配比和用量，避免高沸点、高密度、高粘度的硫酸对测定造成酸度和基体效应等影响。试剂由2mL HF 、5mL HNO3、5mL H2SO4(1+1)构成，以蒸发冒硫酸烟方式驱除HF和过量硫酸，控制试样溶液残留硫酸小于2%，同时以残余硫酸络合稳定基体钛，避免其水解。实现高效完全地消解样品，不腐蚀仪器设备，而且具有硫酸用量少、试剂空白本底低、检测溶液酸度低、盐类浓度小、钛不水解等特点，大大降低了对ICP测定的干扰，提高了分析方法准确性。 2.2 光谱干扰试验和分析谱线的选择 样品中Ti≥90%，钛原子发射谱线多、信号强度高，共存组分复杂、含量变化大，因此掌握并消除钛基、共存组分和试剂对测定的影响是方法试验的又一重点。首先，根据元素含量范围、谱线灵敏度、波长区域和坐标位置等条件进行初步筛选[4]，然后逐一扫描制作并分析研究每条谱线的局部阵列谱线图。试验表明： 多数元素的分析谱线未受基体Ti和其它共存组分的光谱干扰影响。 虽然在少部分分析谱线附近出现了钛谱线旁峰，但谱图清晰可见钛峰与元素测量峰完全分离，分析谱线检测积分区域没有重叠，只需背景校正位置避开钛峰就可消除其影响。如：Cu 324.754nm、Cu 327.396nm和Cu 213.598nm分别受Ti 324.860nm、Ti 327.440nm和Ti 213.572nm旁峰影响，但仍可用于测定铜，试验根据谱线灵敏度以及受光谱干扰影响情况，选择Cu 324.754nm作为分析谱线。Cu 324.754nm光谱干扰试验扫描谱图见图1。 但是，也有少数待测元素分析谱受到基体钛高强度谱线的严重光谱干扰，两峰完全重叠，在待测谱线检测积分区域根本无法分离，此时测定得到的是钛干扰谱线与待测元素谱线强度的总和，这样的谱线不能用作分析线。如：V 311.071nm受到Ti 311.067nm的严重干扰，试验选择不受钛光谱干扰的V 309.3