電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定電鍍鉻溶液中銅、鐵、鋁及鎳元素的含量

王靜

(西安航空制動(dòng)科技有限公司理化計(jì)量中心，西安 713106)

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定電鍍鉻溶液中銅、鐵、鋁及鎳元素的含量

王靜

(西安航空制動(dòng)科技有限公司理化計(jì)量中心，西安 713106)

研究了ICP–AES法測(cè)定電鍍鉻溶液中雜質(zhì)元素銅、鐵、鋁、鎳含量的方法，對(duì)儀器的工作條件、分析線選擇、基體影響、共存元素干擾、酸量的影響等進(jìn)行了試驗(yàn)論證，通過與化學(xué)分析方法比較，結(jié)果表明方法快速、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、可靠，完全滿足分析要求。

ICP–AES法；電鍍鉻溶液；銅；鐵；鋁；鎳

Cu，F(xiàn)e，Al，Ni是電鍍鉻溶液中的雜質(zhì)元素，它們的超量存在將影響鍍層質(zhì)量，因此需要對(duì)Cu，F(xiàn)e，Al，Ni含量進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確的測(cè)定。這些元素的測(cè)定方法主要有容量法、光度法等化學(xué)分析方法和原子吸收光譜法［1］，這些分析方法準(zhǔn)確度高但操作較為繁瑣，分析速度較慢，周期較長，往往不能使電鍍鉻溶液的質(zhì)量得到及時(shí)有效的控制。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法具有檢測(cè)靈敏度高、檢出限低、線性范圍寬、基體效應(yīng)小、多元素分析、精密度和重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)［2］，在元素分析領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。筆者通過系統(tǒng)地研究、論證，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定電鍍鉻溶液中Cu，F(xiàn)e，Al，Ni含量，完全避免了上述缺點(diǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀：Optima 7000 DV型，美國Perkinelmer公司；

硫酸溶液：1+4；

鉻酐溶液(CrO3)：1.5 g/L；

鐵、銅、鋁、鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液：均為1 mg/mL鹽酸溶液(5+95)，用時(shí)逐級(jí)稀釋；

試液：分取鍍液2 mL于200 mL容量瓶瓶中，以水稀釋至刻度，搖勻；

低標(biāo)溶液：隨同試液制備試劑空白，作為低標(biāo)溶液；

高標(biāo)溶液：制備一個(gè)或數(shù)個(gè)與被測(cè)鍍液Cu，F(xiàn)e，Al，Ni元素濃度相當(dāng)，且以鉻酐溶液稀釋至刻度的標(biāo)準(zhǔn)溶液為高標(biāo)溶液。

1.2 儀器工作條件

功率：1 300 W；冷卻氣：15 L/min；輔助氣：0.2 L/min；載氣流量：0.8 L/min；溶液提升量：1.5 mL/min；觀察高度：15 mm；預(yù)燃時(shí)間：30 s；積分時(shí)間：5 s。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

按1.2儀器工作條件調(diào)整儀器，待儀器穩(wěn)定后，以高、低標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，依次對(duì)樣品溶液進(jìn)行測(cè)量。

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器工作條件的選擇

綜合考慮炬管、設(shè)備附件的壽命、氣體的消耗量、溶液的提升量及盡可能高的靈敏度、好的穩(wěn)定性，通過對(duì)高頻發(fā)生器功率、輔助氣流量、冷卻氣流量、載氣流量、溶液提升量、觀察高度、預(yù)燃時(shí)間的試驗(yàn)，選定1.2儀器工作條件。

2.2 分析線的選擇

樣品測(cè)量過程中的干擾主要為光譜干擾，因此選擇分析線尤為重要。要選擇靈敏度高、光譜干擾小的譜線作為分析譜線［3］。

在光譜譜線表中選出靈敏度較高的譜線4條，通過試驗(yàn)比較被測(cè)元素譜線的干擾情況及靈敏度，選擇出被測(cè)元素的分析線見表1。

表1 被測(cè)元素的分析線

2.3 樣品的處理及酸度的選擇

在同一鍍液中分別加入硫酸溶液0，2，4，6 mL，測(cè)量結(jié)果表明，隨著酸度的增加，各待測(cè)元素的光譜強(qiáng)度無明顯變化，因此可直接以水稀釋至刻度。

2.4 基體的影響

電鍍鉻溶液的主要成分為鉻酐，因此基體即為鉻酐。高標(biāo)溶液分別以鉻酐溶液及水為稀釋液，按1.3實(shí)驗(yàn)方法對(duì)鍍液進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果見表2。由表2可知，高標(biāo)溶液以鉻酐溶液為稀釋液的分析結(jié)果明顯好于以水為稀釋溶液的分析結(jié)果，因此需進(jìn)行基體匹配［4］。

表2 電鍍液測(cè)量結(jié)果

2.5 共存元素的影響及消除

鍍液中的主要元素為Cr及少量的Cu，F(xiàn)e，Al，Ni等雜質(zhì)，以一定比例合成試液，按1.3實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行共存元素干擾試驗(yàn)，結(jié)果列于表3。由表3可知，Cu，Cr，Ni對(duì)Fe的測(cè)定干擾較明顯，其它元素間的干擾均較弱，因此，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)根據(jù)試樣中待測(cè)元素的含量配制標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行大致匹配，以消除干擾。

表3 共存元素干擾試驗(yàn)結(jié)果

2.6 檢出限

將試劑空白溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液(各元素含量均為10 μg/mL)測(cè)量10次，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)應(yīng)的濃度為檢出限，結(jié)果見表4。

表4 各元素檢出限(n=10)

2.7 樣品測(cè)定

將同一電鍍鉻溶液分別以化學(xué)分析方法與等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定3次，測(cè)定結(jié)果見表5。

表5 對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果(置信水平為95%)

經(jīng)F檢驗(yàn)，F(xiàn)e，Cu，Ni，Al的F計(jì)分別為1.33，1.69，2.16，0.27，均小于F(39.0)，表明本方法與化學(xué)分析方法測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差無顯著性差異，精密度一致。

經(jīng)t檢驗(yàn)，F(xiàn)e，Cu，Ni，Al的t計(jì)分別為0.866，1.04，2.10，0.00，均小于t(3.776)，表明本方法與化學(xué)分析方法測(cè)得結(jié)果無顯著性差異。

3 結(jié)論

采用等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定電鍍鉻溶液中雜質(zhì)元素Cu，F(xiàn)e，Al，Ni，測(cè)量準(zhǔn)確度、精密度良好，方法穩(wěn)定、快速，完全可以滿足分析的要求。

［1］ HB/Z 5091–1999 電鍍鉻溶液分析方法［S］.

［2］ 辛仁軒.等離子體發(fā)射光譜分析［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005: 77.

［3］ 邱德仁.原子光譜分析［M］.上海：上海復(fù)旦大學(xué)出版社，2002.

［4］ 曹宏艷.冶金材料分析技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2008: 715.

Determination of Copper, Iron, Aluminum and Nickel in Chromium Plating by Inductively Coupled Plasma–Atomic Emission Spectrometry

Wang Jing
(Xi’an Air Brake Technology Co.， Ltd.， Physicochemical Metrological Center， Xi’an 713106， China)

ICP–AES method was studied for the determination of impurity elements as copper，iron，aluminum，nickel in chromium plating solution. The working conditions of the instrument, analysis of line selection, matrix effect，interference of coexisting elements, acid effects were tested. Comparing with chemical analysis, the results showed that the method is fast, simple, accurate, reliable, fully meet the analysis requirement.

ICP–AES method; chromium plating solution; copper; iron; aluminum; nickel

O657.7

A

1008–6145(2012)03–0069–02

10.3969/j.issn.1008–6145.2012.03.018

聯(lián)系人：王靜； E-mail: wangjing65921@sina.com

2012–03–30