石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定石英玻璃中雜質(zhì)元素

楊曉會(huì) 吳 潔 楊學(xué)東 張浩運(yùn) 張 楊

（1.中國(guó)建筑材料檢驗(yàn)認(rèn)證中心有限公司 北京 100024；2.珀金埃爾默儀器上海有限公司 上海 201203）

石英玻璃由于具有高純、耐高溫、高透過(guò)、化學(xué)穩(wěn)定性好、介電系數(shù)低等一系列優(yōu)良的物理、化學(xué)、光學(xué)、電學(xué)等性能，因此被廣泛應(yīng)用于電光源、半導(dǎo)體、光通信、軍工、治金、建材、化工、機(jī)械、電力、環(huán)保等各個(gè)領(lǐng)域。純度是石英玻璃的重要指標(biāo)，對(duì)其理化性能和使用性能影響很大，痕量的堿金屬元素、過(guò)渡元素、B、Al和-OH等雜質(zhì)將嚴(yán)重影響石英制品的質(zhì)量，其中，堿金屬鋰、鈉、鉀元素等對(duì)石英制品的析晶起催化作用，導(dǎo)致高溫使用時(shí)出現(xiàn)失透、變形等現(xiàn)象，降低使用壽命。目前，石英玻璃中雜質(zhì)元素的測(cè)定方法有分光光度法、容量法、火焰原子吸收法、石墨爐原子吸收法等，其中石墨爐原子吸收法檢出限低、精密度好、干擾小，最適于石英玻璃中微量金屬元素的測(cè)定。經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)，本文以鋰元素為例，探討了用石墨爐原子吸收法測(cè)定石英玻璃中雜質(zhì)元素的最佳條件。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器

AA600石墨爐原子吸收光譜儀(美國(guó)PE公司)；

鋰空心陰極燈(北京有色金屬研究總院)。

1.2 試劑

鋰標(biāo)準(zhǔn)溶液 100μg/mL (國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心)；

氫氟酸(MOS級(jí))；

硝酸(MOS級(jí))；

鹽酸（分析純）；

高純氬氣；

實(shí)驗(yàn)用水為去離子水(18.2MΩ)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備

將樣品砸碎(粒度＜5mm),置于體積比為1：1鹽酸溶液中煮沸約10min后使用去離子水充分沖洗，并放入干燥箱中烘干，冷卻后用瑪瑙研缽磨細(xì)（約120目）。

稱取研磨的樣品0.05g（精確至0.0001）于鉑坩堝或聚四氟乙烯燒杯中，加氫氟酸3mL，放入石墨分解箱里。然后置于電爐上，電壓調(diào)至110V加熱使樣品溶液充分溶解，并將電壓調(diào)升至150V～170V蒸干。

取下樣品后直至自然冷卻，加入10mL 1%HNO3溶液溶解殘?jiān)?，搖勻，靜置待測(cè)。同時(shí)制備試劑空白溶液。

1.3.2 儀器工作條件

表1 儀器工作條件

表2 石墨爐工作參數(shù)

表3 精密度試驗(yàn)結(jié)果

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

用1%硝酸配制濃度為30μg/L的鋰標(biāo)準(zhǔn)使用液，由儀器自動(dòng)稀釋為0μg/L、6μg/L、12μg/L、18μg/L、24μg/L、30μg/L，測(cè)定吸光度，自動(dòng)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。試驗(yàn)測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)為0.99998。

1.3.4 樣品測(cè)定

根據(jù)選定的儀器工作條件，將鋰標(biāo)準(zhǔn)使用液、試劑空白、樣品分別放在自動(dòng)進(jìn)樣盤中進(jìn)行測(cè)定。進(jìn)樣量20μL，峰面積積分計(jì)算。樣品中的鋰的含量按下式計(jì)算：

式中：ω——鋰在樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，μg/g；

Xi——樣品溶液中鋰元素濃度，μg/L；

X0——空白溶液中鋰元素濃度，μg/L；

V ——樣品溶液的體積，mL；

m ——樣品質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 測(cè)試條件的選擇

確定灰化溫度和原子化溫度是測(cè)定過(guò)程中的關(guān)鍵，適合的灰化溫度可以在保證被測(cè)組分沒(méi)有明顯損失的前提下盡可能消除基體干擾。而適合的原子化溫度可以使元素的原子完全蒸出而不殘留，且能延長(zhǎng)石墨管使用壽命。

以含5μg/L鋰的樣品溶液為例，固定干燥和原子化條件，灰化溫度選擇600℃～1100℃進(jìn)行測(cè)定，繪制出灰化溫度-吸光度、背景值關(guān)系曲線，如圖1。

圖1 灰化溫度選擇

試驗(yàn)表明灰化溫度在900℃時(shí)樣品吸光度較高，而背景吸光度低，可以有效的去除基體干擾，而之后隨著溫度的升高樣品吸光度反而有了明顯的下降，為了保證本方法具有較高的靈敏度，所以選擇900℃作為灰化溫度。

同樣以含5μg/L鋰的樣品溶液為例，固定干燥和灰化條件，原子化溫度選擇1900℃～2400℃進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如圖2。試驗(yàn)表明在2200℃樣品吸光度最高，所以原子化溫度選擇2200℃。

圖2 原子化溫度選擇

2.2 方法檢出限

采用本測(cè)試方法，測(cè)定試劑空白溶液11次，得到試劑空白溶液濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差SD=0.009μg/L，則方法檢出限：

試驗(yàn)表明，采用本方法測(cè)試，方法檢出限較低，因而靈敏度較高。

2.3 精密度

按本方法對(duì)9個(gè)不同的石英玻璃樣品，分別進(jìn)行了7次平行測(cè)定，測(cè)試結(jié)果及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，見(jiàn)表3。

試驗(yàn)結(jié)果表明采用本方法測(cè)試，得到的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于3%，具有較高的精密度。

2.4 加標(biāo)回收率試驗(yàn)

取9份樣品進(jìn)行測(cè)定，然后加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定結(jié)果，計(jì)算回收率，見(jiàn)表4。

表4 方法的回收率試驗(yàn)結(jié)果

回收率為89.8%～109.6%，表明本測(cè)試方法具有較高的準(zhǔn)確度。

3 結(jié)論

本文以鋰元素為例，探討了采用石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定石英玻璃中雜質(zhì)元素含量的最佳條件，該方法靈敏度高、精密度高、準(zhǔn)確度高、操作簡(jiǎn)便，滿足日常工作中樣品分析要求。

[1]姬建民.高純石英玻璃薄片中微量金屬元素的測(cè)定［J］.光譜儀器與分析，1999，第3期：28-30.