分享：電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定高鋇光學(xué)玻璃中鍶的含量

摘 要:將０．１０００g樣品和０．５０００g氟化氫銨粉末置于密閉消解罐中,加入幾滴水潤濕,再用 １０mL鹽酸、５mL硝酸和２mL高氯酸于２００℃消解２．０h,冷卻后于２００℃蒸發(fā)至近干.殘渣用 ５mL硝酸提?。秪８min,用水定容至１００mL,在分析譜線４６０．７３３nm 下采用電感耦合等離子體 原子發(fā)射光譜法測定其中鍶的含量,以兩點校正法進行背景修正,用基體匹配的標(biāo)準(zhǔn)溶液系列繪制 工作曲線.結(jié)果表明,鍶的質(zhì)量濃度在０．５０~２０．００mg·L－１內(nèi)與對應(yīng)的響應(yīng)強度呈線性關(guān)系,檢 出限(３s)為５μg·g －１.對某一樣品測定１２次,測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為２．５％.對實際樣品進行 加標(biāo)回收試驗,回收率分別為９８．０％和１０１％. 

關(guān)鍵詞:電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法;高鋇光學(xué)玻璃;鍶 

中圖分類號:O６５７．３１ 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:１００１Ｇ４０２０(２０２２)０９Ｇ１０２２Ｇ０４

高鋇光學(xué)玻璃廣泛用于國防與通訊行業(yè)等相關(guān) 領(lǐng)域[１Ｇ２],而 鍶 含 量 過 高 將 影 響 光 學(xué) 玻 璃 的 透 過 率[３],因此在生產(chǎn)工藝過程中需要進行嚴(yán)格控制和 監(jiān)測.鍶的測定方法主要有乙二胺四乙酸(EDTA) 容量法、X射線熒光光譜法(XRFS)[４]、原子吸收光 譜法(AAS)[５]和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜 法(ICPＧAES)[６].EDTA 容量法不適用于鍶的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)低于５％的樣品[７];采用 XRFS時,又缺乏相應(yīng) 的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),無法建立與樣品基體一致的標(biāo)準(zhǔn)曲線; 采用 AAS時,線性范圍窄.ICPＧAES具有靈敏度 高、檢出限低等優(yōu)點,目前已經(jīng)發(fā)展為主微量元素分 析的常規(guī) 手 段[８Ｇ１３].鋇 鹽 光 學(xué) 玻 璃 經(jīng) 高 溫 熔 融 而 成,晶格致密,具有很強的耐化學(xué)腐蝕性能,難以被 普通化學(xué)試劑以常規(guī)方法分解.氟化氫銨是一種固 態(tài)試劑,沸點高(２３９．２ ℃),相比于氫氟酸具有更好 的安全性和分解溫度,試劑本身也可以通過加熱分 解而揮發(fā),這些特點引起了國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注[１４Ｇ１６]. 

本工作在密閉消解罐中以氟化氫銨-鹽酸-硝酸-高氯酸高溫消解高鋇光學(xué)玻璃樣品,采用ICPＧAES測定其中鍶的含量.

１ 試驗部分 

１．１ 儀器與試劑 

OptimaＧ８３００型電感耦合等離子體原子發(fā)射光 譜儀;DHGＧ９０２３A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱;EHPＧ１ 型數(shù)顯控溫電熱板. 

鍶標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液:１．０００g??L－１,稱取３．０４２９g 六水 合 氯 化 鍶 (SrCl２ ??６H２O)于 燒 杯 中,加 水 ２００mL溶解,轉(zhuǎn)移至 １０００ mL 容 量 瓶 中,用 ５％ (體積分?jǐn)?shù),下同)硝酸溶液定容,搖勻. 

基體匹配的鍶標(biāo)準(zhǔn)溶液系列:取適量的鍶標(biāo)準(zhǔn) 儲備溶液,加入與樣品含鋇量相當(dāng)?shù)匿^標(biāo)準(zhǔn)溶液后 用５％硝酸 溶 液 逐 級 稀 釋,配 制 成 質(zhì) 量 濃 度 為 ０, ０．５０,１．００,２．００,５．００,１０．００,１５．００,２０．００mg??L－１ 的基體匹配的鍶標(biāo)準(zhǔn)溶液系列. 

六水合氯化鍶、氟化氫銨、鹽酸、硝酸和高氯酸 均為優(yōu)級純;試驗用水為去離子水.

１．２ 儀器工作條件 

鍶的分析譜線４６０．７３３nm;射頻功率１３００W; 冷卻氣流量 １５．０L·min－１,輔助氣流量 ０．６L· min－１;進樣速率１．５L·min－１;進樣時間２５s;垂 直觀察高度１５mm;重復(fù)次數(shù)３次.

１．３ 試驗方法

稱?。埃保埃埃癵樣品和０．５０００g氟化氫銨粉末 于密閉消解罐中,加入幾滴水潤濕,再加入１０ mL 鹽酸、５ mL 硝 酸 和 ２ mL 高 氯 酸,封 閉 罐 蓋,于 ２００ ℃電熱恒溫烘箱中加熱２．０h后取出,冷卻后打 開蓋子,于２００ ℃電熱板上將樣品蒸發(fā)至近干.殘 渣用５mL硝酸于２００ ℃電熱板繼續(xù)加熱提?。秪 ８min,并用水沖洗消解罐,用水定容于１００ mL 容 量瓶中,按照儀器工作條件測定.同法制備試劑空 白溶液. 

２ 結(jié)果與討論 

２．１ 消解溫度的選擇 

試驗在不同消解溫度(１２０,１３０,１４０,１５０,１６０, １７０,１８０,１９０,２００,２１０,２２０,２３０ ℃)下消解３個不 同高鋇光學(xué)玻璃樣品各０．１０００g,并按照儀器工作 條件測定其中鍶的含量.結(jié)果表明:隨著溫度的不 斷升高,３個樣品中鍶測定值不斷增加;當(dāng)溫度升至 ２００ ℃,測定結(jié)果基本穩(wěn)定.而氟化氫銨的沸點為 ２３９．２ ℃,當(dāng)消解溫度高于其沸點時,氟化氫銨將從 消解罐中迅速揮發(fā)逸出,這將直接減弱它的消解能 力.為了保證樣品的完全消解,試驗選擇的消解溫 度為２００ ℃. 

２．２ 消解時間的選擇 

試驗在不同消解時間(０．５,１．０,１．５,２．０,２．５, ３．０,３．５,４．０,４．５,５．０h)下消解３個不同高鋇光學(xué)玻 璃樣品各０．１０００g,并按照儀器工作條件測定其中 鍶的含量.結(jié)果表明:隨著消解時間的延長,３個樣 品中鍶測定值均不斷增大;當(dāng)消解時間達(dá)到２．０h 時,鍶的測定值基本穩(wěn)定.因此,試驗選擇的消解時 間為２．０h.

２．３ 氟化氫銨與樣品質(zhì)量比的選擇 

試驗分別用０．０５００,０．１０００,０．２０００,０．３０００, ０．４０００,０．５０００,０．６０００,０．７０００,０．８０００,０．９０００g 氟化氫銨消解０．１０００g樣品(即氟化氫銨與樣品的 質(zhì)量比分別為０．５∶１,１∶１,２∶１,３∶１,４∶１,５∶ １,６∶１,７∶１,８∶１,９∶１),并按照儀器工作條件測 定其中鍶的含量.結(jié)果表明:樣品中鍶的測定值隨 著氟化氫銨用量的增大而增加;當(dāng)氟化氫銨與樣品 質(zhì)量比達(dá)５∶１時,鍶的測定值基本不變;當(dāng)氟化氫 銨與樣品質(zhì)量比大于７∶１時,鍶的測定值不斷降 低.這可能是因為氟化氫銨用量小(氟化氫銨與樣 品質(zhì)量比小于５∶１)時,樣品分解不完全,鍶測定值偏低,而在特定的消解條件下,氟化氫銨用量大時, 容易生成難溶性氟化物,影響鍶的測定.因此,試驗 選擇的氟化氫銨與樣品質(zhì)量比為５∶１.

２．４ 消解方式的選擇 

試驗考察了鹽 酸-硝 酸-高 氯 酸-氫 氟 酸 敞 開 消 解、鹽酸-硝酸-高氯酸-氫氟酸密閉消解和氟化氫銨- 鹽酸-硝酸-高氯酸密閉消解等３種方式對樣品中鍶 測定結(jié)果的影響,結(jié)果見表１.

根據(jù)表１中鍶測定結(jié)果推測,在消解過程中發(fā) 生了如下反應(yīng): 

可知,生成物仍然是不溶性沉淀,導(dǎo)致鍶測定結(jié)果偏 低.基于以上推測,采用氟化氫銨能有效提高酸的 消解溫度,從而使高氯酸對氟化鍶沉淀進行轉(zhuǎn)化. 反應(yīng)如下:

由此可知,氟化氫銨-鹽酸-硝酸-高氯酸密閉消解對 高鋇光學(xué)玻璃的消解更加完全.

２．５ 分析譜線的選擇

ICPＧAES的優(yōu)點之一就是每種元素都有多條 分析譜線可供選擇.采用譜線庫中內(nèi)置的４０７．７７１, ４２１．５５２,４６０．７３３,２３２．２３５nm 等４條鍶分析譜線作 為預(yù)選分析譜線,按儀器工作條件對１００mg·L－１ 鍶標(biāo)準(zhǔn)溶液平行測定１２次,并計算測定值的相對標(biāo) 準(zhǔn)偏 差 (RSD),結(jié) 果 見 表 ２,其 中 校 準(zhǔn) 強 度 為 １００mg·L－１鍶標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均強度減去空白溶液 的強度,相關(guān)系數(shù)由采用不同分析譜線分析基質(zhì)匹 配的鍶標(biāo)準(zhǔn)溶液系列所得. 

由 表 ２ 可 知:采 用 分 析 譜 線 ４０７．７７１, ４２１．５５２nm 時,校準(zhǔn)強度較大,相關(guān)系數(shù)較低;采用 分析譜線４６０．７３３nm 時,校準(zhǔn)強度適中,相關(guān)系數(shù) 較高.因此,試驗選擇 ４６０．７３３nm 作為鍶的分析 譜線.

２．６ 背景修正 

當(dāng)背景強度因樣品量而變動時,背景修正能夠改善分析效果.背景的強度是在元素分析譜線的附 近通過測定強度計算出來,根據(jù)輪廓圖譜進行背景 修正,從而確定在特定波長下待測元素是用單點校 正法還是兩點校正法,試驗結(jié)果表明,鍶元素采用兩 點校正法來進行背景修正.

２．７ 基體效應(yīng) 

高鋇光學(xué)玻璃樣品處理后的待測溶液存在著鋇 基體的影響,為考察鋇對鍶的光譜干擾情況,試驗分 別對２０,６０mg??L－１鋇標(biāo)準(zhǔn)溶液和２mg·L－１鍶標(biāo) 準(zhǔn) 溶 液 進 行 測 定. 結(jié) 果 發(fā) 現(xiàn),鋇 的 分 析 譜 線 ４５５．４２１nm 與 鍶 的 分 析 譜 線 ４６０．７３３nm 接 近 重 合,高鋇光學(xué)玻璃樣品處理后的待測溶液中存在著 鋇基體的影響.因此,根據(jù)樣品中鋇的含量特征,采 用基體匹配和２．６節(jié)中扣除背景方法來消除干擾, 結(jié)果見表３. 

由表３可知,采用扣除背景和基體匹配方法后 所得的測定結(jié)果與已知值接近,說明可有效消除鋇 基體的干擾. 

２．８ 工作曲線與檢出限 

按照儀器工作條件測定基體匹配的鍶標(biāo)準(zhǔn)溶液 系列,以鍶的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo),對應(yīng)的響應(yīng)強度為 縱坐標(biāo)繪制工作曲線.結(jié)果表明,鍶的質(zhì)量濃度在 ０．５０~２０．００mg??L－１內(nèi)與對應(yīng)的響應(yīng)強度呈線性 關(guān)系,線性回歸方程為y＝１．３３１×１０５x＋２．８６３×１０４,相關(guān)系數(shù)為０．９９９８. 

以１１次試劑空白值的標(biāo)準(zhǔn)偏差(s)的３倍定義 檢出限(３s),結(jié)果為５μg·g －１.

２．９ 精密度試驗 

按照試驗方法處理同一樣品,分別制備待測溶 液１２份,按照儀器工作條件測定其中鍶的含量,并 計算測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD).結(jié)果表明,鍶 的測定值為０．３５％,RSD 為２．５％.說明方法精密 度較好.

２．１０ 回收試驗 

按照試 驗 方 法 測 定 樣 品 中 鍶 的 含 量,并 進 行 １．００,３．００mg·L－１等２個濃度水平的加標(biāo)回收試 驗,結(jié)果見表４.

由 表 ４ 可 知,鍶 的 回 收 率 分 別 為 ９８．０％ 和 １０１％,說明方法的準(zhǔn)確度較高. 

本工作以氟化氫銨Ｇ鹽酸Ｇ硝酸Ｇ高氯酸體系密閉 消解高鋇光學(xué)玻璃樣品,采用ICPＧAES測定其中鍶 的含量.方法具有操作相對簡單、準(zhǔn)確度和精密度 高等特點,適用于高鋇光學(xué)玻璃的日常分析,實現(xiàn)了 對高鋇光學(xué)玻璃中鍶的準(zhǔn)確快速分析.

參考文獻: 

[１] 胡麗麗,姜中宏．磷酸鹽激光玻璃研究進展[J]．硅酸鹽 通報,２００５,２４(５):１２５Ｇ１２９． 

[２] 王偉超,袁健,陳東丹,等．摻稀土光子玻璃近中紅外發(fā) 光與激光[J]．中國科學(xué):技術(shù)科學(xué),２０１５,４５(８):８０９Ｇ ８２４． 

[３] 張軍杰,何冬兵,段忠超,等．氟磷酸鹽玻璃的應(yīng)用研究 進展[J]．激光與光電子學(xué)進展,２００５,４２(７):１２Ｇ１６． 

[４] 焦距,詹秀春,樊興濤,等．能量色散 X射線熒光光譜法 現(xiàn)場測定 鉀 鹽 鉆 井 泥 漿 中 的 鉀、溴、鍶[J]．分 析 試 驗 室,２０１６,３５(９):１１１１Ｇ１１１６． 

[５] 劉靖芳．火焰原子吸收光譜法測定鍶礦中的鍶[J]．華北 自然資源,２０１９(５):１００Ｇ１０２． 

[６] 門生會．電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定硅鋁 鋇鍶合金中鍶[J]．冶金分析,２０１４,３４(３):６９Ｇ７２． 

[７] «巖石礦物分析»編寫組．巖石礦物分析[M]．北京:地質(zhì) 出版社,１９９１．

<文章來源  > 材料與測試網(wǎng) > 期刊論文 > 理化檢驗－化學(xué)分冊 > 58卷 > 9期 (pp:1022-1025)>