ICP—AES法测定金属镝与氧化镝中Mn、Ca、La等15个元素

摘要：采用等离子光谱法测定了镝金属中Mn、Ca、La等15个元素。利用正交试验L(3^4)优化了仪器操作条件。方法回收率在93．6～108之问，相对标准偏差小于6．5%。

关键词：ICP-AES；镝

随着稀土金属及其氧化物产品的开发和应用，对产品项IB提出了更多、更严的检测标准和要求受技术条件的限制，目前对一些元素检测没有相应的标准分析方法，不能实现连续测定，如Mg、Ca用原子吸收法，Fe甩比色法，Ni用ICP法，Y、Gd、Tb、[rio、Er用粉末光谱法等，本文就ICP-AES法测定金属镝中Mn、Ca、La等l5个杂质元素的仪器工作条件、方法和干扰等进行了研究。l5个杂质元素的测定下限可满足各级产品规定的要求。方法回收率在93．6％～108%之间，相对标准偏差小于6．5%。

1 实验部分

1.1 仪器、操作条件与工作参数

  仪器及操作条件见表1。经实验确定的工作参数见表2。

1.2 试剂

氧化镝：纯度太于99．995%，各种非稀土杂质的含量均小于0．0002%；镧、铈、钐、镱、钇、钆、铽、钬、铒的单一氧化物纯度均太于99．95%各种非稀土杂质均小于0．0005%；氧化镁、二氧化锰、重铬酸钾、氧化亚镍、氧化铁、碳酸钙均为光谱纯；盐酸、过氧化氢均为优级纯。

1.3 实验方法

1.3.1 试样分解

金属镝中的杂质元素是以还原态赋存于主体镝中，而Mn、Mg、Fe等15个元素的金属态均能被盐酸或硝酸分解。氧化镝中除Cr外，其它l4个杂质元素无论是以金属态还是以氧化态形式存在，都能被盐酸或硝酸分解。考虑盐酸

更易操作，且两种酸在ICP中的分析灵敏度基本一致，本文采用盐酸分解，所得待测溶液酸度为10%。

l.3.2 样品制备

称取0．5000g金属镝试样(氧化镝样品称取0．5738g)，加人20mL HCl(1+1)，1mL H2O2，加热分解完全后冷却，移入100mL容量瓶中定容。

1.3.3 基体浓度和标准制备

基体浓度太高时对分析谱线有抑制作用并且背景增加和对雾化效果有影响，兼顾方法的测定下限，本方法基体镝浓度选定为5mg·mL^-1。选择二点式标准校标，低标为镝浓度为5mg·mL^-1的标准溶液。高标为杂质元素浓度均为5ug·mL^-1，锖浓度5mg·mL^-1的标准溶液。

1.3.4 分析元素的谱线和背景

  经实验筛选确定的分析线、背景扣除位置及光电倍增管负高压见表3。

2 结果与讨论

2.1 分析谱线的选择和干扰的消除

稀土元素谱线多且复杂。另外还存在基体效应和共存元素之间的谱线干扰。基体效应一般分为两种，一种与雾化系统有关；另一种与等离子体有关。共存元素谱线干扰主要表现为重叠干扰和多普勒变宽引起的翼展干扰一为此，采用粘度和表面张力较小的盐酸为介质，并做到基体匹配，通过对分析谱线轮廓扫描筛选出无共存元素干扰的最佳分析线。

2.2 正交试验选择最佳操作条件

操作条件对测定下限有较大影响，根据实际情况和经验，按L(3^4)正交设计表安排试验，以(I一Ib)和I／Ib的综合值为评价指标(见表4)。

2.3 基体铺浓度不同时对结果的影响

采用被测杂质浓度相同而锖浓度分别为5mg·mL^-1和4．7mg·mL^-1的两个溶液同时进行测定对比。结果表明，当基体浓度相差0．3mg·mL^-1时，对分析结果影响不大。

2.4 仪器参数对测定下限的影响

由于稀土元素谱线多且复杂，即便选出的最佳分析线也并非十分理想。如Sm442．434nm，在其长波方向0．01nm处仍有一微小峰。在等离子体中，一般采用高斯积分来计算谱峰强度。但当试渣中Sm含量较低时，在分析窗口内出现双峰，若用高斯积分方法计算强度便会造成结果不准及测定下限升高。经试验比较，选择分析软件中方式“1”计算强度可有效减少或避免由上述情况带来的误差，降低测定下限。

2.5 实际测定下限

根据分析线强度、背景等值可估算测定下限，但估算值常常与实际测定下限相差甚远。因此，根据产品技术指标要求，分别配制杂质含量各为0.5ug·mL^-1，0．25ug·mL^-1和0．05ug·mL^-1的3种溶液进行多次测定，在相对误差不超过15时，统计各元素的下限为：Mn、Mg、Gd、Y、Er、Yb、La、Ni、Fe、Ca、Cr均小于0．05ug／mL，Sm、Ce、Ho均小于0．10ug／mL，Tb小于0．25ug／mL。测定下限可满足各级产品规定的要求。

2.6 分析结果的准确度

采用标准加入回收考察方法的准确度。使用同一样品，各加入2种不同含量的15个杂质元素，进行多次测定，结果回收率为93．6%～108%。

2.7 方法精密度

配制杂质含量分别为0．006%和0．025%的2种试液进行11次测定，其相对标准偏差小于6．5%。

3 结果对照

将同一样品用其它方法进行结果对照，见表5。

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