電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定白炭黑中的銅、錳、鉻、鐵、鋁、鈦元素含量

舒 鶯，朱利明

（浙江新安化工集團(tuán)股份有限公司，浙江 建德311600）

硅橡膠是聚硅氧烷最重要的產(chǎn)品之一，它具有優(yōu)異的耐高低溫、耐候、耐臭氧、抗電弧、電氣絕緣性、高透氣性以及生理惰性等，而上述特性又與所用生膠、填料、硫化劑、添加劑的種類以及配方和硫化方法等密切相關(guān)[1]。白炭黑作為混煉膠的補(bǔ)強(qiáng)材料（填料），所占比例較大，其中不同的微量元素對混煉膠的機(jī)械性能、導(dǎo)電性和外觀顏色等都有影響。傳統(tǒng)的熔融法和濕法消化操作中引入的玷污經(jīng)常干擾分析測定過程[2]。本方法分別加入HNO3、HF進(jìn)行微波消解，用ICP-AES同時(shí)測定白炭黑中的銅、錳、鉻、鐵、鋁、鈦6種元素。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及試劑

1.1.1 儀器

QWAVE2000（VI VARSAL）型微波消解儀：配有10只四氟乙烯消解罐，容積為100mL,系統(tǒng)可以對罐內(nèi)溫度（通過光纖傳感器）和加熱時(shí)間進(jìn)行預(yù)設(shè)。

SPECTRO GENESIS型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（德國SPECTRO公司）：它是一款可提供同步測量的自動(dòng)光學(xué)發(fā)射光譜儀。等離子體系統(tǒng)：等離子體軸向觀測系統(tǒng)（OPI）；光學(xué)系統(tǒng)：經(jīng)典光學(xué)與現(xiàn)代CCD相結(jié)合；工作方式：光譜直讀，多元素同時(shí)測定。

電子天平：分度值0.0001 g。

1.1.2 試劑

標(biāo)準(zhǔn)貯備液：銅（1.0000 g/L）；錳（1.0000 g/L）；鉻（1.0000 g/L）；鐵（1.0000 g/L）；鋁（1.0000 g/L）；鈦（1.0000 g/L）。

硝酸（優(yōu)級純）；氫氟酸（優(yōu)級純）；水，為Millpore-Q裝置處理過的超純水。

玻璃器皿均經(jīng)10%HNO3浸泡24 h[2-3],用超純水清洗。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

將各元素的標(biāo)準(zhǔn)貯備液配制成混合標(biāo)樣?；旌蠘?biāo)樣1：銅（0.5000μg/mL），錳（0.5000μg/mL），鉻（0.5000μg/mL），鐵（0.5000μg/mL），鋁（1.0000 μg/mL），鈦（0.5000μg/mL）；混合標(biāo)樣2：銅（1.0000μg/mL），錳（1.0000μg/mL），鉻（1.0000 μg/mL），鐵（1.0000μg/mL），鋁（5.0000μg/mL），鈦（1.0000μg/mL）；標(biāo)準(zhǔn)工作曲線由各元素的混合標(biāo)樣溶液和空白溶液3個(gè)點(diǎn)由化學(xué)工作站自動(dòng)制作，其線性相關(guān)系數(shù)在0.9999～1.0000之間。

光譜儀最佳優(yōu)化工作參數(shù)：高頻電源功率1400W，冷卻氬氣流量12 L/min,輔助氣流量1 L/min，霧化器流量1 L/min。

1.3 消解方法

稱取0.5 g白炭黑（精確至0.0002 g）于微波加速反應(yīng)系統(tǒng)的內(nèi)罐，加入8mL硝酸和6mL氫氟酸，搖勻。把密閉消解罐放入微波加速反應(yīng)系統(tǒng)中，連接溫控、壓控傳感器，設(shè)置加熱程序，實(shí)驗(yàn)中以溫控為主，壓控為輔。該系統(tǒng)同時(shí)消解6個(gè)樣品，功率為1200W，樣品先升溫至100℃，保持2 min,升溫速率為10℃/min，升溫至180℃，保持30min,然后自動(dòng)進(jìn)行冷卻至室溫，取出消化罐，溶液呈無色、透明。移入100mL聚四氟乙烯燒杯中，用蒸餾水沖凈器皿，放在封閉式電爐上蒸至近干，用2%硝酸鹽酸混合溶液稀釋至100mL容量瓶中，同時(shí)做空白。

通過檢測，該樣品白炭黑中各元素的含量（樣品稱樣量為0.5236 g）見表1。

表1 樣品白炭黑中各元素的含量

2 結(jié)果與討論

2.1 最佳分析線的選擇及檢出限

順序掃描型光譜儀可以靈活地選擇分析線，根據(jù)樣品溶液中各元素的含量水平，選擇那些靈敏度適宜，周圍背景低，又無其他元素明顯干擾的譜線作為分析線，觀察各元素的譜線峰形和相互間的干擾情況，對樣品溶液進(jìn)行多次掃描，得出在不同波長條件下的檢出限，見表2。

表2 各元素在不同波長的檢出限

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在靈敏度適宜，周圍背景低，又無其他元素明顯干擾的譜線中選擇檢出限最小的波長作為最佳操作波長，并得出各元素的檢出限，見表3。

表3 元素分析譜線的波長及檢出限

2.2 精密度實(shí)驗(yàn)

取6個(gè)平行樣，同時(shí)消解、定容后分別測定其含量，結(jié)果見表4。

表4 精密度實(shí)驗(yàn)

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由表4可知，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）小于6%，精密度符合實(shí)驗(yàn)要求。

2.3 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

稱取一份樣品（0.2637 g），加入各被測元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，采取與樣品同樣的條件，在微波消解儀中進(jìn)行處理，定容后測得它們的含量，計(jì)算加標(biāo)回收率，見表5。

表5 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

?

由表5可知，回收率為90%～110%，準(zhǔn)確度符合實(shí)驗(yàn)要求。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)采用微波消解進(jìn)行前處理，并用電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-AES）法測定白炭黑中的銅、錳、鉻、鐵、鋁、鈦6種元素含量。該方法具有較高的靈敏度、準(zhǔn)確度和精密度。本實(shí)驗(yàn)可以滿足生產(chǎn)和使用（篩選）白炭黑的廠家快速分析白炭黑之用。

[1]幸松民，王一璐.有機(jī)硅合成工藝及產(chǎn)品應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000：536.

[2]劉晶,鄭楚光,賈小紅,等.微波消解和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法同時(shí)測定煤灰中的14 種元素 [J].分析化學(xué)，2003,31(11)：1360-1363.

[3]劉珍主編.化驗(yàn)員讀本(化學(xué)分析)，第四版,上冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2004：18.