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(cè)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(guó)產(chǎn)單道電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-AES)測(cè)定，獲得良好效果，相對(duì)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(guò)程：待測(cè)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(jí)時(shí)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(guò)測(cè)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(guó)家鋼鐵材料測(cè)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(cè)定的條件并不相同，考慮到多元素的同時(shí)測(cè)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(cè)高度：12 mm

溶液提升量：0.8mL/min

積分時(shí)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(jì)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(cè)試。

3        結(jié)果與討論

3.1分析線的選擇

樣品中各被測(cè)元素的含量不高，選擇靈敏度較高且相互之間無(wú)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(duì)分析線的干擾，首先對(duì)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(wú)明顯的光譜干擾且峰形較好。

因此本文采用離峰的動(dòng)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(duì)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(duì)鐵、硅和鈦測(cè)定均無(wú)明顯干擾。

3.4 工作曲線

由于ICP-AES具有穩(wěn)定性好，動(dòng)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(cè)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(dòng)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(duì)同一石油焦樣品溶液平行測(cè)定6次，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2

表2  方法精密度試驗(yàn)結(jié)果

元素

測(cè)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(cè)定值(mg/L)

加入標(biāo)準(zhǔn)值(mg/L)

加標(biāo)后測(cè)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(shí)測(cè)定，是科研及生產(chǎn)中分析此類樣品較好的方法。