ICP-MS測(cè)定無(wú)汞鋅粉中砷、銻的量

余燦輝，羅永鋒，聶正才

(湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司，湖南衡陽(yáng) 421513)

ICP-MS測(cè)定無(wú)汞鋅粉中砷、銻的量

余燦輝，羅永鋒，聶正才

(湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司，湖南衡陽(yáng) 421513)

文章討論了電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定無(wú)汞鋅粉中砷和銻的含量，試驗(yàn)對(duì)影響ICP-MS分析可靠性的各種因素進(jìn)行了考察，研究了試樣基體及酸度對(duì)被測(cè)元素強(qiáng)度的影響，優(yōu)選了適宜的儀器測(cè)定參數(shù)，通過(guò)正確選擇測(cè)定方法和加入內(nèi)標(biāo)的測(cè)定方法消除基體及共存元素的影響。經(jīng)對(duì)大量樣品的分析表明，該法簡(jiǎn)便快速，滿足分析測(cè)試的要求，將檢測(cè)限降低到0.4 ppb。

ICP-MS;無(wú)汞鋅粉;砷;銻

國(guó)家行政部門(mén)發(fā)布相關(guān)規(guī)定，從2005年1月起取締國(guó)內(nèi)含汞電池生產(chǎn)，2006年1月起禁止經(jīng)營(yíng)含汞電池。無(wú)汞鋅粉主要用于鋅錳堿性電池，是鋅深度加工產(chǎn)品，已廣泛應(yīng)用于電池生產(chǎn)行業(yè)，無(wú)汞電池的開(kāi)發(fā)帶動(dòng)了無(wú)汞鋅粉市場(chǎng)的迅速發(fā)展。無(wú)汞鋅粉產(chǎn)品要求檢測(cè)的元素多、成分要求嚴(yán)，采用ICPAES分析方法，可以滿足大部分元素的測(cè)定要求，但由于近期對(duì)無(wú)汞鋅粉中As、Sb的要求從＜100 ppm更新到＜100 ppb。為了能更精確的檢測(cè)出無(wú)汞鋅粉中As、Sb的含量，本文介紹了利用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定樣品中As、Sb元素的分析方法。質(zhì)譜是一個(gè)質(zhì)量篩選器，通過(guò)選擇不同質(zhì)核比(m/z)的離子通過(guò)并到達(dá)檢測(cè)器，來(lái)檢測(cè)某個(gè)離子的強(qiáng)度，進(jìn)而分析計(jì)算出某種元素的強(qiáng)度，直接測(cè)定無(wú)汞鋅粉中的As、Sb元素含量。該方法具有檢出限低、線性范圍寬、精密度好、基體干擾小、可多元素同時(shí)測(cè)定、分析速度快等特點(diǎn)，且可通過(guò)采取合適的模式和加入內(nèi)標(biāo)的方法消除干擾，在弱酸性條件下，采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法，對(duì)砷、銻同時(shí)進(jìn)行測(cè)定。該方法檢測(cè)范圍在0.04～100 ppb。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原理

鋅粉在弱酸性條件下溶解完全，采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法，使用ICP-MS測(cè)定其中微量的砷、銻含量。

1.2 主要儀器和試劑

主要儀器和試劑如下:

(1)賽默飛世爾公司生產(chǎn)的iCAP Q型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀;

(2)高純鋅粉(含Zn99.9999%以上);

(3)高純銦粒(含In99.999%以上);

(4)硝酸(電子純);

(5)氫氧化鈉(GR);

(6)酒石酸(GR);

(7)砷標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液:稱(chēng)取0.1321 g三氧化二砷(≥99.9999%)，置于150mL燒杯中，加入10mL10%的氫氧化鈉溶液，蓋上表面皿，低溫溶解，加10mL硝酸酸化，冷卻，移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻，此溶液1mL含1mg砷;

(8)銻標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液:稱(chēng)取0.1000 g金屬銻(≥99.99%)，置于150mL燒杯中，吹水10mL，加入10mL硝酸和10mL30 g/L的酒石酸，蓋上表面皿，加熱溶解，冷卻，移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻，此溶液1mL含1mg銻;

(9)砷、銻混合標(biāo)準(zhǔn)溶液1:分別移取1mL標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液于100mL容量瓶中，加入5mL硝酸，用水稀釋至刻度，混勻，此溶液1mL含10 μg砷和銻;

(10)砷、銻混合標(biāo)準(zhǔn)溶液2:移取1mL砷、銻混合標(biāo)準(zhǔn)溶液1于100mL容量瓶中，加入5mL硝酸，用水稀釋至刻度，混勻，此溶液1mL含100 ng砷和銻;

(11)砷、銻工作標(biāo)準(zhǔn)溶液:分別移取0、1.0、5.0、20.0mL砷、銻混合標(biāo)準(zhǔn)溶液2于一組100mL容量瓶中，加入5mL硝酸，用水稀釋至刻度，混勻。此標(biāo)準(zhǔn)溶液砷銻濃度為0、1.0、5.0、20.0 ng/mL;

(12)試驗(yàn)用水均為超純水。

1.3 分析步驟

稱(chēng)取1.0000 g試樣于150mL燒杯中，吹水10mL，加入5mL硝酸，蓋上表面皿，待反應(yīng)平穩(wěn)時(shí)再加熱溶解完全。取下冷卻，用水吹洗表面皿及杯壁，移入100mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，搖勻。

在ICP-MS上采用設(shè)定好的測(cè)量模式和方法測(cè)得砷、銻工作標(biāo)準(zhǔn)溶液(1.2.11)的標(biāo)準(zhǔn)值，采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法，測(cè)定樣品中砷、銻含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器的最佳測(cè)定條件

由于質(zhì)譜儀是通過(guò)選擇不同質(zhì)核比(m/z)的離子通過(guò)并到達(dá)檢測(cè)器，來(lái)檢測(cè)某個(gè)離子的強(qiáng)度，進(jìn)而分析計(jì)算出某種元素的含量，所以選定待測(cè)元素是軟件提供的最好的豐度值。在測(cè)定模式上對(duì)STD模式和KED模式進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩種模式下結(jié)果都比較穩(wěn)定，最后選擇了STD模式。

2.2 樣品溶解方式和酸度的選擇

樣品可采用鹽酸加過(guò)氧化氫、硝酸等無(wú)機(jī)酸溶解，若溶樣過(guò)程引入鹽酸，在加熱時(shí)砷、銻等元素易揮發(fā)損失，經(jīng)試驗(yàn)，采用硝酸可很好地溶解樣品。在試樣溶解過(guò)程中加入不同體積的硝酸，測(cè)得的As、Sb結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 加入不同體積的硝酸測(cè)得的As、Sb結(jié)果ng/mL

從表1可以看出，溶液中5%和10%的硝酸對(duì)結(jié)果影響不大，但考慮減少酸對(duì)錐的腐蝕作用，盡可能保持試樣溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液介質(zhì)基本一致，選取5%的酸度作為最佳溶液測(cè)定環(huán)境。

2.3 基體和共存離子的干擾

無(wú)汞鋅粉中鋅基體的含量在99%以上，其余主元素為鉍、銦、鉛等，其含量均在0.1%以下。通過(guò)參考標(biāo)準(zhǔn)《GB/T12689—2004鋅及鋅合金化學(xué)分析方法》和《ICP-AES法測(cè)定無(wú)汞鋅粉中砷銻鉻鎘銅鐵鎳鋁含量》，鋅基體的影響可以忽略不計(jì)。在樣品溶液中加入無(wú)汞鋅粉中可能存在的Cr、Cd、Cu、Fe、Ni、Al雜質(zhì)元素，結(jié)果顯示共存離子對(duì)測(cè)定無(wú)影響。共存離子試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 共存離子對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響ng/mL

3 方法的準(zhǔn)確度和精密度

3.1 考察回收率

選用試樣1、3和5進(jìn)行了回收率試驗(yàn)，加入As、Sb的標(biāo)準(zhǔn)溶液，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 回收率試驗(yàn)結(jié)果

3.2 考察精密度

按分析步驟，對(duì)多個(gè)樣品進(jìn)行了7次測(cè)定，考察其結(jié)果的精密度，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

由表4試驗(yàn)結(jié)果看該方法精密度和準(zhǔn)確度均滿足檢測(cè)的要求。

4 結(jié)論

通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，采用ICP-MS可精確、快速地測(cè)定鋅粉中微量的砷、銻含量。該方法試劑要求簡(jiǎn)單，可以大批量，多元素同時(shí)測(cè)定，砷、銻的相互干擾小。對(duì)高純鋅粉的雜質(zhì)含量起到了監(jiān)督作用，不僅可以指導(dǎo)生產(chǎn)還成為產(chǎn)品質(zhì)量的保證。

表4 精密度考察結(jié)果

［1］向德磊.ICP-AES法測(cè)定無(wú)汞鋅粉中砷銻鉻鎘銅鐵鎳鋁含量［J］.湖南有色金屬，2005，21(3).

ICP-MS determination of arsenic and antimony in the mercury-free zinc powder

YU Can-hui，LUO Yong-feng，NIE Zheng-cai

This paper discussed the content determination of arsenic and antimony in the mercury-free zinc powder by inductively coupled plasma mass spectrometer.The test investigated effects of various factors on ICP-MS reliability and the effect of matrix and acidity on the measured element strength，and optimized properly instrument determine parameters.By selecting correct determination method and adding internal labels，the effect of matrix and coexisting elements were eliminated.The analysis of a large number of samples showed that the method is simple and rapid，and can meet the requirements of analysis and determination，and the detection limit of the method is reduced to0.4ppb.

ICP-MS;mercury-free zinc powder;arsenic;antimony

TF03+1

B

1672-6103(2016)06-0072-03

余燦輝(1978—)，女，湖南寧鄉(xiāng)人，本科，工程師，從事化學(xué)分析工作。

2016-10-13