氫氧化鐵共沉淀分離ICP-AES測(cè)定鉬制品中的磷

蔣碧仙,魏淑紅,譚雪紅,楊秋萍

(四川西冶地質(zhì)測(cè)試技術(shù)有限公司,四川成都611743)

氫氧化鐵共沉淀分離ICP-AES測(cè)定鉬制品中的磷

蔣碧仙,魏淑紅,譚雪紅,楊秋萍

(四川西冶地質(zhì)測(cè)試技術(shù)有限公司,四川成都611743)

試樣以硝酸-硫酸混合酸溶解,在氨水介質(zhì)中,鉬制品中的微量磷與氫氧化鐵形成共沉淀,從而與鉬基體進(jìn)行分離,用ICP-AES測(cè)定磷的濃度。試驗(yàn)表明,鐵溶液加入體積對(duì)氫氧化鐵共沉淀磷量有影響;加入過(guò)量氨水體積、碳酸銨的質(zhì)量和待測(cè)樣品稱(chēng)樣量(小于5g)對(duì)于共沉淀效果沒(méi)有明顯影響。方法的檢出限為0.27μg/m L。應(yīng)用該方法對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行分析,分析結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)小于0.000 8,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)小于5.2%。

氫氧化鐵;共沉淀;ICP-AES;鉬制品;磷

1 引言

鉬制品中磷含量很低,通常采用比色法[1-3]進(jìn)行檢測(cè)。試樣經(jīng)硝酸-硫酸混合酸分解后,在硫酸介質(zhì)中用正丁醇-三氯甲烷混合萃取液萃取,以氯化亞錫還原成磷鉬藍(lán)進(jìn)行比色。該方法流程長(zhǎng),使用的有機(jī)試劑不僅對(duì)環(huán)境造成污染,而且危害人體健康。隨著各種大型分析儀器(如ICP-AES、XRF等)在分析檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用普及,各種以?xún)x器設(shè)備為檢測(cè)手段的方法也有報(bào)道[4-5]。戴學(xué)謙采用離心澆鑄制樣-X熒光光譜法對(duì)鉬鐵中鉬硅磷銅進(jìn)行了分析檢測(cè)[4]。應(yīng)用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法對(duì)鋼鐵樣品中磷的測(cè)定也有很多報(bào)道,吳世凱研究了應(yīng)用多重譜線擬合(MSF)電感耦合等離子體發(fā)射光譜測(cè)定技術(shù)對(duì)鉬鐵中磷進(jìn)行了有效分析測(cè)定[5]。這些方法雖然簡(jiǎn)單快捷,但是對(duì)特定的儀器設(shè)備有所要求。本文采用氫氧化鐵共沉淀磷,從而與基體鉬分離,避免了大量的鉬基體對(duì)磷測(cè)定引起的光譜干擾,在213.618nm的波長(zhǎng)下對(duì)鉬制品中的磷進(jìn)行了有效的測(cè)定。

2 試驗(yàn)部分

2.1 主要試劑

(1)硝酸-硫酸混合酸:50m L硝酸(ρ= 1.42g/m L)及5m L硫酸(ρ=1.84g/m L),加入45m L水中,混勻。

(2)鐵溶液(8g/L):稱(chēng)取105g硝酸鐵[Fe(NO3)2·9 H2O]溶于1 000m L硝酸(1 +100)中,混勻。

(3)氨水(1.84g/m L)

(4)碳酸銨(固體)

(5)洗滌液:稱(chēng)取10g碳酸銨溶于500ml水中,加入20ml氨水混勻。

(6)熱鹽酸(1+1)

(7)磷標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液:準(zhǔn)確稱(chēng)取0.439 3g預(yù)先在105℃～110℃烘1h的磷酸二氫鉀基準(zhǔn)試劑,置于250ml燒杯中,加入100ml水,完全溶解后,移入1 000ml容量瓶中。用水稀釋至刻度,混勻。此溶液1ml含100μg磷。

2.2 主要儀器及工作條件

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(瓦里安VISTA-MPX)。儀器工作條件見(jiàn)表1。

表1 儀器工作條件

2.3 試驗(yàn)方法

稱(chēng)取2g高純金屬鉬粉于250ml燒杯中,加入磷200μg,加入20ml硝酸-硫酸混合酸,蓋上表面皿,待劇烈反應(yīng)停止后,移至電熱板加熱使試樣完全溶解,取下冷卻,用水沖洗表面皿及杯壁。加入20ml鐵溶液,用水稀釋至150ml,在攪拌下緩慢加入氨水至氫氧化鐵沉淀產(chǎn)生,過(guò)量20ml氨水,加入10g碳酸銨,將溶液加熱至微沸5min,放置1h。沉淀后用濾紙過(guò)濾,用熱洗滌液燒杯及濾紙8～10次,棄去濾液。用水將沉淀洗入原燒杯中,濾紙上殘留沉淀用10ml熱鹽酸溶解,以熱水洗滌至濾紙無(wú)色,洗液并入原燒杯中,低溫加熱蒸發(fā)至50ml以下,冷卻,移入50ml容量瓶。使用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀于波長(zhǎng)213.618nm處測(cè)定磷的濃度。

3 結(jié)果與討論

3.1 基體分離前后ICP-AES測(cè)定鉬鐵中磷的譜圖對(duì)照

稱(chēng)取1.0000g鉬鐵標(biāo)樣YSBC37652-10兩份,其中一份加硝酸-硫酸混合酸分解完全后直接定容用ICP-AES測(cè)定,得到的譜圖如圖1(B);另一份按照2.3試驗(yàn)方法分離后進(jìn)行測(cè)定得到的譜圖如圖1(A)。

從圖1看出,沒(méi)有分離基體Mo的譜圖(B)中,由于大量的Mo基體對(duì)磷產(chǎn)生強(qiáng)的光譜干擾,只有在213.606nm處有Mo的峰,213.618 nm處磷的峰不可見(jiàn);經(jīng)過(guò)分離基體Mo后的光譜圖中,在213.618nm處有明顯的磷的峰出現(xiàn)。這表明使用ICP-AES測(cè)定鉬制品中的磷,必須首先將Mo的基體進(jìn)行分離。采用Fe(OH)3共沉淀的方法將鉬制品中大量的鉬進(jìn)行分離,采用ICP-AES可以對(duì)鉬制品中的磷進(jìn)行測(cè)定。

圖1 鉬基體分離前后(B和A)ICP-AES測(cè)定鉬鐵中磷的譜圖對(duì)照

3.2 鐵溶液用量對(duì)共沉淀的影響

按上述2.3試驗(yàn)方法改變加入鐵溶液的體積,計(jì)算磷的回收率。以加入鐵溶液的體積對(duì)P的回收率作圖如圖2。從圖中可以看出,磷回收率隨鐵濃度增加而增加,15ml～30ml能完全回收加入的磷,試驗(yàn)采用加入20ml鐵溶液。

圖2 加入鐵溶液體積的影響

3.3 氨水用量對(duì)共沉淀的影響

按上述試驗(yàn)方法2.3改變加入過(guò)量氨水的體積,計(jì)算磷的回收率。以過(guò)量氨水加入量對(duì)P的回收率作圖,如圖3。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,過(guò)量5ml～50ml氨水磷能完全回收,試驗(yàn)采用過(guò)量20ml氨水。

圖3 過(guò)量氨水加入量的影響

3.4 碳酸銨用量對(duì)共沉淀的影響

按上述試驗(yàn)方法2.3改變加入碳酸銨的質(zhì)量,計(jì)算磷的回收率。以加入碳酸銨的質(zhì)量對(duì)P的回收率作圖如圖4。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,加入2g～20g碳酸銨,磷能完全回收,試驗(yàn)采用加入5g碳酸銨。

圖4 加入碳酸銨的量的影響

3.5 待測(cè)樣品稱(chēng)樣量對(duì)共沉淀的影響

分別稱(chēng)取0g、1g、2g、3g、4g、5g高純金屬鉬粉于250ml燒杯中,按試驗(yàn)方法2.3進(jìn)行分離富集,采用ICP-AES分別測(cè)定溶液中P和Mo的濃度,計(jì)算P的回收率和Mo的分離率。根據(jù)樣品質(zhì)量對(duì)P的回收率和Mo的分離率作圖如圖5。

圖5 待測(cè)樣品稱(chēng)樣量試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,稱(chēng)取0g,1g,2g,3g,4g, 5g待測(cè)樣品,磷能完全回收,而且99.5%左右的鉬基體能分離除去。

3.6 方法檢出限

按照試驗(yàn)方法2.3同時(shí)分析12份空白試樣,并計(jì)算12次測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差,按3倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算得到該方法的檢出限為0.27μg/ml。

3.7 方法精密度和準(zhǔn)確度

分別稱(chēng)取0.800 0g YSBC37652-10、YSBC28631-2010、ZGJT2011-4、GBW01423和GSB03-1563-2003標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各5份于250ml燒杯中,以下按試驗(yàn)方法2.1進(jìn)行分離測(cè)定,分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 鉬鐵標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分析結(jié)果

4 結(jié)論

本文建立了一種Fe(OH)3共沉淀分離富集磷,在213.618nm波長(zhǎng)下采用ICPAES測(cè)定鉬制品樣品中微量磷的方法,通過(guò)Fe(OH)3與磷形成共沉淀將基體鉬分離,大大降低了基體鉬對(duì)磷產(chǎn)生的光譜干擾。該方法檢出限低,應(yīng)用該方法對(duì)鉬鐵標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行分析,分析結(jié)果精密度好,準(zhǔn)確度高。

[1] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T4325. 22-2013.鉬化學(xué)分析方法第22部分:磷量的測(cè)定 鉬藍(lán)分光光度法[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2014.

[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GBT/ T5059.6-2007.鉬鐵磷含量的測(cè)定 鉍磷鉬藍(lán)分光度和鉬藍(lán)分光光度法[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.

[3] 楊平平,孫寶蓮,周凱,李波.溶劑萃取-鉬藍(lán)光度法測(cè)定鉬制品中的磷[J].理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊(cè),2013,49(8):968-971.

[4] 戴學(xué)謙.離心澆鑄制樣-X射線熒光光譜法測(cè)定鉬鐵中鉬硅磷銅[J].理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊(cè),2009,45(5):549-551.

[5] 吳世凱.MSF-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定鉬鐵中磷的研究[J].鋼鐵技術(shù),2013,19 (3):48-56.

The Determination of Phosphorus in Products by Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry with Ferric Hydroxide Co-precipitation Separation

JIANG Bi-Xian,WEI Shu-hong,TAN Xue-hong,YANG Qiu-ping
(Sichuan Southwest Testing Technology of Metallurgical Geology Co.,Ltd.,Chengdu,611743,Sichuan,China)

The sample was dissolved with HNO3and H2SO4mixed acid.In ammonia,the trace phosphorus was separated with the massive molybdenum by co-precipitation with Fe(OH)3.ICPAES was used to determine the concentration of phosphorus.The results show that the volume of the ferric nitrate solution added has a great effect on phosphorus content co-precipitated by Fe (OH)3.The volume of excessive ammonia,the mass of ammonium carbonate added and the sample weight(less than 5g)have little effect on the co-precipitation process.The detection limit was0.27 μg/m L.The national standard samples were analyzed.The results show the Standard Deviations are less than 0.0008 and the Relative Standard Deviations below 5.2%.

Ferric Hydroxide;Co-precipitation;ICP-AES;Molybdenum products;Phosphorus

O614

:B

1001-5108(2015)06-0075-05

蔣碧仙,高級(jí)工程師,主要從事地質(zhì)樣品和冶金產(chǎn)品等分析測(cè)試工作。