微波消解－ICP－AES法測定氧化鈹中雜質元素

溫亞勇，文 武，李青春

（湖南水口山有色金屬集團有限公司，湖南衡陽 421513）

微波消解－ICP－AES法測定氧化鈹中雜質元素

溫亞勇，文 武，李青春

（湖南水口山有色金屬集團有限公司，湖南衡陽 421513）

應用微波消解處理工業(yè)氧化鈹樣品，再用電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP－AES）法對工業(yè)氧化鈹中雜質元素Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO、SiO2、P進行同時測定，應用該方法測定工業(yè)氧化鈹中這些雜質元素加標回收率為93.72%～103.52%，RSD小于5.0%。

微波消解；電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP－AES）法；BeO；雜質元素

工業(yè)氧化鈹大量用于生產鈹銅合金，作為生產鈹銅合金的原料，少量用于制做氧化鈹陶瓷，工業(yè)氧化鈹按照生產需要需分析的元素包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、P、灼失（燒失量）。灼失（燒失量）沿用原來的方法分析，本實驗主要就工業(yè)氧化鈹中SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、P等元素進行新方法的開發(fā)。

1 儀器與試劑

實驗所用儀器與試劑為：微波消解儀（上海屹堯WX－8000專家型微波消解儀），電感耦合等離子發(fā)射光譜儀（賽默飛世爾原美國熱電ICAP－6500）；鹽酸（GR），硫酸（GR），硝酸（GR），氫氟酸（GR）；Be、Fe、Al、Mg、Ca、P、Si標準溶液（1 mg／mL國家標準物質標準中心）；超純水儀（電阻率≥18.20 MΩ·cm，重慶阿修羅超純水機）。

2 儀器工作參數(shù)

電感耦合等離子發(fā)射光譜儀參數(shù)：RF功率1 150 W，霧化器流速0.7 L／min，輔助氣流速0.5 L／min，霧化器壓力340 kPa，泵速50 r／min，觀測方式軸向觀測，長波積分時間7 s，短波積分時間5 s，曝光次數(shù)3次。

3 酸的種類和用量

3.1 酸的種類

氧化鈹是兩性氧化物，溶于酸和堿，但是經(jīng)過高溫灼燒過的氧化鈹，活性大大降低，常溫常壓下，不易溶于酸堿。

實驗采用微波消解儀應用于氧化鈹樣品的前處理。

固定微波消解儀消解參數(shù)，消解溫度220℃，消解壓力3.04 MPa，消解時間30 min（注：該條件為微波消解最后一步設定條件），稱取0.2 g工業(yè)氧化鈹樣品，加入不同種類的酸來溶解樣品。酸的種類選擇見表1。

表1 酸的種類選擇

從實驗結果來看，消解過程中如不加入氫氟酸，消解效果不理想，但由于氫氟酸對后續(xù)測定儀器腐蝕嚴重，故應盡量少加入氫氟酸，由于微波消解儀不推薦單獨使用硫酸、高氯酸等可能使儀器損壞的酸，從實驗結果來看硝酸的溶解能力強于鹽酸，本文推薦使用混合酸（硝酸＋氫氟酸）來溶解樣品。

3.2 酸用量的選擇

固定微波消解儀消解參數(shù)，消解溫度220℃，消解壓力3.04 MPa，消解時間30 min（注：該條件為微波消解最后一步設定條件），稱取0.2 g工業(yè)氧化鈹樣品，加入不同量的混酸（硝酸＋氫氟酸）來溶解樣品。酸用量的選擇見表2。

表2 酸用量 mL

從實驗結果來看酸量不能過少，酸用量過少，不能充分溶解樣品，另外，酸用量也不宜過多，酸度過高，會帶來“酸效應”，影響后續(xù)結果的測定，為了盡可能降低對儀器的腐蝕，本文采用10 mL硝酸＋0.5 mL氫氟酸處理樣品。

該實驗采用微波消解儀應用于氧化鈹樣品的前處理，酸用量少，樣品消解處于密閉環(huán)境，無損失。微波消解儀處理常壓下難于消解的樣品，樣品消解效果良好。

4 電感耦合等離子發(fā)射光譜儀參數(shù)選擇

實驗所用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀可同時為每個待測元素提供多根特征譜線，根據(jù)譜線的輪廓、背景干擾、譜線干擾、信背比、靈敏度選擇合適的譜線作為分析線。

根據(jù)標準曲線擬合系數(shù)，進行加標回收實驗以及重復性實驗，該實驗選取表3所示的譜線作為分析線。

表3 元素分析線選擇

5 基體干擾實驗

分別配置一系列含不同濃度的鈹溶液，控制酸度為5%（HNO3），進100 mL容量瓶，往該系列溶液中單獨加入100μg的單元素標準（相當于1μg／mL），再配置一系列的單元素的標準溶液（不含鈹基體），控制酸度為5%（HNO3），引入ICP做標準曲線，測量上述含不同鈹基體的的固定含量的單元素標準，觀察鈹基體對不同元素的干擾。結果見表4。

從實驗結果看，隨著鈹基體濃度的逐漸增加，對個別元素的影響顯著增加，鈹基體影響不可忽略，故配制標準曲線，應該考慮鈹基體的影響，做到基體匹配，盡量與樣品一致。

表4 鈹基體影響 μg／mL

6 共存元素的影響

分別配制一系列含不同濃度的共存元素的溶液，控制酸度為5%（HNO3），進100mL容量瓶，往該系列溶液中單獨加入100μg的單元素標準（相當于1μg／mL），再配置一系列的單元素的標準溶液（不含共存元素），控制酸度為5%（HNO3），引入ICP做標準曲線，測量上述含不同共存元素的固定含量的單元素標準，觀察共存元素對待測元素的干擾。

實驗結果表明，在各元素濃度小于5μg／mL的環(huán)境中，各元素之間，相互干擾可忽略不記，故通過選取不同的特征譜線以及結合背景干擾，F(xiàn)e、Al、Mg、Ca、Si、P相互影響很小，可以忽略。本方法優(yōu)選了Fe2599、Al3961、Mg2852、Ca3179、Si2516、P1782這些譜線，采用軸向觀察手段，很好地解決了共存元素的譜線干擾。

7 回收率實驗

稱取0.2 g工業(yè)氧化鈹樣品，加入Fe、Al、Mg、Ca、Si、P混合標準溶液1 mL和2 mL（其中Fe、Al、Mg、Ca、Si都是100μg／mL，P是20μg／mL），按實驗方法操作，結果見表5。

表5 方法回收率

從實驗結果看，工業(yè)氧化鈹中雜質元素Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO、P、SiO2加標回收率為93.72%～103.52%，方法準確度高，符合分析方法要求。

8 精密度實驗

分別稱取0.2 g工業(yè)氧化鈹樣品，加入10 mL硝酸，0.5 mL氫氟酸，進微波消解儀，按照實驗所設定的參數(shù)，消解樣品，消解完畢后，用配套的加熱裝置蒸發(fā)近干，加入5 mL硝酸及少量水溶解樣品，移入塑料容量瓶，以水定容。配制與樣品所含鈹濃度相近的含各種待測元素的系列標準溶液，引入ICP中，做標準工作曲線，然后平行測定樣品11次，結果見表6。

從實驗結果看，工業(yè)氧化鈹中雜質元素Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO、P、SiO2的測定結果的RSD均小于5%，方法穩(wěn)定性好，重復性高。

9 結 論

微波消解儀的優(yōu)勢在于密閉環(huán)境，通過提高罐體內部壓力，提高酸的沸點，并在微波的環(huán)境中，顯著提高酸對樣品的消解能力，能夠消解在常溫常壓下難于消解的樣品。采用微波消解儀應用于氧化鈹樣品的前處理，可以取得良好的效果。

該方法采用微波消解處理工業(yè)BeO樣品，然后用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀分析工業(yè)BeO樣品中的雜質含量，通過實驗優(yōu)化微波消解儀的消解條件和選擇電感耦合等離子發(fā)射光譜儀的最優(yōu)分析譜線，采用基體匹配法分析。從實驗的結果來看，該方案具有高精密度和準確度，分析速度快，可有效測定工業(yè)BeO樣品中的雜質元素。

表6 方法精密度試驗（n＝11） %

［1］ 辛仁軒.等離子體發(fā)射光譜分析［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2004.

［2］ 周天澤，鄒洪.原子光譜樣品處理技術［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2004.

Determ ination of Im purity Elements in Industrial Beryllium Oxide by M icrowave Digestion-ICP-AES

WEN Ya-yong，WENWu，LIQing-chun
（Hunan Shuikoushan NonferrousMetals Group Co.，Ltd，Hengyang 421513，China）

The samples of industrial beryllium oxide were processed by microwave digestion，then it used inductively coupled plasma emission spectroscopy（ICP-AES）method simultaneously to analyze content of Fe2O3，Al2O3，MgO，CaO，SiO2，P in industrial beryllium oxide.Themethod has been applied to determine some real samples，and the determining results obtained by thismethod is good.The recovery rate of thismethod was93.72%～103.53%.RSD of determination resultswere notmore than 5.0%.

microwave digestion；inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry；BeO；impurity elements

O657.31

：A

：1003－5540（2014）05－0078－03

2014－07－30

溫亞勇（1978－），男，工程師，主要從事化學分析工作。