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摘要:采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定钇铁合金中铝、硅、钙、镁、锰5种非稀土杂质元素.钇铁合金试样0.2000g溶于盐酸(1+1)溶液10mL中,所得溶液于100mL容量瓶中定容后供ICP-AES测定.为选择合适的分析线,先根据光谱波长表预选几条强度大,激发电位低的谱线,然后对此谱线进行轮廓扫描,从而选出一条背景平坦,信背比大,基体及共存元素干扰少或无干扰的谱线作为分析线.用基体匹配法配制标准溶液,以铁(35%)与钇(65%)配制成混合基体,配制3个标准溶液系列,所提方法适用于钇铁合金铝、硅、钙、镁、锰含量分别在0.003%~0.1%范围内的分析测定.方法的相对标准偏差(n=11)在0.74%~4.58%之间,用标准加入法对方法的回收率做试验,测得回收率在92.30%与105.00%之间.
关键词:原子发射光谱法;电感耦合等离子体;基体匹配法;钇铁合金
1试验
1.1仪器与试剂
ULTIMA2电感耦合等离子体原子发射光谱仪.标准溶液:取1.0000g/L被测元素储备溶液,采用逐级稀释法分别配制成100mg/L、10mg/L单一标准溶液,盐酸(1+9)介质.盐酸为优级纯,试验用水为超纯水(电阻率为18MΩ?cm)
1.2仪器工作条件
输出功率为1.0kW,反射功率小于2W,观测高度14mm,高斯积分,冷却气流量12L/min,护套气流量0.3L/min,进样速率1.0mL/min,积分时间0.3~0.5s.
1.3试验方法
1.3.1标准溶液的配制
配置2套标准,一套为基体匹配(用于测定样品);一套为不带基体(用于测定试剂空白).
采用基体匹配方法配制标准溶液,基体为2.0000g/L金属钇与金属铁(其中:铁35%、钇65%)混合溶液.用多元素含量阶梯配制方式配成3个标准溶液系列,3个标准溶液中铝、硅、钙、镁、锰各为0、1.00mg/L、2.00mg/L,盐酸(1+19)介质,用作样品检测;另采用不加基体方法配制标准溶液,用多元素含量阶梯配制方式配成3个标准溶液系列,3个标准溶液中铝、硅、钙、镁、锰各为0、1.00mg/L、2.00mg/L,盐酸(1+19)介质,用作试剂空白检测.
1.3.2样品制备及检测
称取钇铁合金样品0.2000g于100mL烧杯中,加盐酸(1+1)溶液10mL,低温加热分解清亮,取下冷却,用水定容于100mL容量瓶中,混匀,同时以相同条件制试剂空白.用相应标准溶液,按仪器工作条件对样品与试剂空白进行检测.最后结果扣除试剂空白.
2结果与讨论
2.1分析谱线的选择
谱线的选择主要考虑无基体干扰、共存元素干扰、激发电位低、根据光谱线波长表预选出几条强度大的谱线进行轮廓扫描,选出一条背景平坦、信背比大的分析谱线.各元素分析线的选择见表1.
表1各元素的分析线及检出限
2.2共存元素干扰试验
选用钇铁合金53JYFe01样品为试验对象.分别在样品中单一加入共存元素(Al、Si、Ca、Mg、Mn)量,加入量为一般钇铁合金样品最高出现含量的2.5倍(即5.00mg/L),进行干扰试验.实验证明,各共存元素在5.00mg/L含量时,在所选用分析谱线范围内互不干扰.见表2.
表2共存元素干扰试验
2)基体匹配法可以消除盐效应.溶液的黏度等物理性质均随溶液含盐的增加而增大,从而影响溶液的进样量、雾化效率及气溶胶传输效率并最终影响谱线强度.消除盐效应的根本方法是基体匹配,保持标准溶液和分析溶液有相同的含盐量.试验采用基体匹配配制方式,很好的解决了盐效应.
由于工业化生产的钇铁合金产品中,钇-铁比例一般为65%~35%之间,所以方法以此比例为基体研究对象.而在工业生产中钇-铁比例也不能排除存在波动,为了使方法的适用范围更广泛,因此增加基体波动影响试验.分别配制钇-铁比例为60%~40%与70%~30%的基体,其他杂质各为0.10g/L进行测定.实验证明钇-铁基体比例在60%~40%与70%~30%之间变化时对测定无明显影响,见表4.
表4钇-铁基体比例在60%~40%与70%~30%波动影响实验
2.3仪器工作条件和工作参数的选择
在化学实验中,影响实验结果的因素多,所波及的水平和所需实验次数也多.如果进行所有的实验,不但在成本上造成浪费,且给实验者带来许多麻烦,且最终还不一定能选择到最佳的条件组合.正交试验恰能克服以上的不足,它利用一种科学的表格──正交表来安排实验,以期获得满意的效果.所提方法根据影响测定的主要因素,采用4因素3水平正交设计,按L9(34)正交表安排试验.以(I-Ib)和I/Ib的综合值为评价指标,选择最佳仪器工作条件和工作参数,因Si的谱线相对较弱,则以Si线为试样对象,正交设计实验表见表5,最佳值见1.2仪器工作条件.
2.4方法的检出限和精密度
连续测定混合基体空白溶液11次,按3倍标准偏差计算到检出限,以10倍的标准偏差作为方法的测定下限,结果见表1.
表5正交设计因素、水平
2.5分析结果的准确度试验
因国内尚无钇铁合金标准样品,对钇铁合金样品53JYFe01进行标准加入回收试验,试验结果见表7.
表7钇-铁合金样品53JYFe01进行标准加入回收试验
3结论
各元素测定结果的相对标准偏差(n=11)在0.74%~4.58%之间,回收率在92.30%~105.00%之间.钇-铁基体比例在(60%~70%)~(40%~30%)对测定无明显影响.试验证明本方法满足钇铁中铝、硅、钙、镁、锰分别在0.003%~0.1%的分析测定.
参考文献:
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