ICP-O ES標準加入法測定鈮爐灰中的鈮

羅　策，李　劍，劉　婷，黃永紅（寶鈦集團有限公司，陜西 寶雞 721014）

ICP-O ES標準加入法測定鈮爐灰中的鈮

羅策，李劍，劉婷，黃永紅
（寶鈦集團有限公司，陜西 寶雞 721014）

采用電感耦合等離子體光譜（ICP-OES）標準加入法測定了鈮爐灰中鈮的含量。確定了鈮元素測定譜線為Nb269.706nm；選擇標準加入法消除了測定過程中的基體效應(yīng)；用HF、HNO3對鈮爐灰進行溶解，經(jīng)分取、稀釋后制得了樣品溶液；建立的校準曲線線性相關(guān)系數(shù)均在0.999以上；用于實際樣品分析，測定結(jié)果的相對標準偏差（n=7）小于0.50%，加標回收率在95.7%～108.1%之間。

電感耦合等離子體光譜法（ICP-OES）；標準加入法；鈮爐灰

鈮爐灰是煉制鈮錠過程中，殘留在電子束爐的爐壁、爐體、管道等部位的噴濺物；鈮爐灰中含有大量的鈮元素，經(jīng)過收集、提取和分離可獲得純鈮，從而實現(xiàn)鈮資源的回收和利用。通過鈮爐灰回收鈮的一個重要前提是判斷其回收價值，即確定其中的鈮含量，這就要求必須建立準確測定鈮爐灰中鈮含量的方法。

ICP-OES法具有靈敏度高、精密度好、線性范圍寬等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用鈮礦、含鈮礦渣以及鈮基材料的化學(xué)成分分析[1-3]，但目前未見關(guān)于ICP-OES法測定鈮爐灰中鈮含量的報道?；诖?，筆者具體就ICP-OES法測定鈮爐灰中的鈮含量進行了探究，對影響測定結(jié)果的因素進行了分析和討論，實現(xiàn)了ICP-OES標準加入法對鈮爐灰中鈮含量的快速、準確測定。該方法的建立對鈮爐灰的回收利用有著重要的實際意義。

1　實驗部分

1.1儀器及工作參數(shù)

OPTIMA-4300V型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，美國PE公司，工作參數(shù)：RF功率1300W；等離子氣流量15L·min-1；輔助氣流量0.2L·min-1；霧化器流量0.60L·min-1；觀察高度15mm；蠕動泵速1.5mL·min-1；積分時間為自動2～10s；積分次數(shù)3次。

1.2試劑與材料

HF（ρ=1.14g·mL-1，優(yōu)級純）；HNO3（ρ=1.42g·mL-1，優(yōu)級純）；Nb標準儲存溶液（均為1.00mg·mL-1，德國Merck公司，根據(jù)實驗需要稀釋后使用）；實驗用水（去離子水，18.2MΩ·cm-1）。

1.3分析譜線

選擇Nb269.706nm為分析譜線，背景點分別為-0.025、0.030nm。

1.4樣品溶解

稱取0.50鈮爐灰（精確至0.0001g）于250mL聚四氟乙烯燒杯中，依次加入H2O5mL、HF 5mL、HNO32.5mL，低溫加熱溶解完全，冷卻至室溫，轉(zhuǎn)入500mL塑料容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

1.5樣品溶液制備

分取“1.4樣品溶解”制備的溶液5mL于100mL塑料容量瓶中，補加HF 1mL和HNO31mL，用水稀釋至刻度，混勻。

1.6校準溶液制備

1.6.1隨同樣品溶液制備試劑空白。

1.6.2在1%HF+1%HNO3（V/V）的水介質(zhì)中配制濃度為10mg·L-1的Nb校準溶液，采用工作曲線法[4]在ICP-OES上于Nb 269.706nm處對“1.5樣品溶液”進行半定量測定，得樣品溶液中Nb的大致含量，記為X。此工作目的是為校準溶液中鈮的加入量提供依據(jù)。

1.6.3分取3份“1.4樣品溶解”制備的溶液5mL分別于3個100mL塑料容量瓶中，均補加HF 1mL和HNO31mL，再分別加入相當于X、2X、3X含量的Nb標準溶液，用水稀釋至刻度，混勻。

1.7樣品測定

在ICP-OES上選擇“標準加入法”模式，于Nb 269.706nm處依次對試劑空白、樣品溶液、校準溶液進行測定，儀器根據(jù)最終的樣品質(zhì)量、體積和稀釋倍數(shù)換算給出測定結(jié)果。

2　結(jié)果與討論

2.1分析譜線的選擇參閱相關(guān)文獻[5，6]，并結(jié)合儀器軟件推薦，預(yù)先在儀器上選擇Nb 269.706nm、Nb 309.418nm和Nb 316.340nm3條分析譜線進行篩選，依據(jù)峰形好、背景簡單、無干擾、靈敏度適合的選擇原則，最終選擇Nb269.706nm作為分析譜線，背景點分別為0.025～ 0.030nm。

2.2校準方法選擇

儀器分析中最常見的校準方法有3種，即工作曲線法（也稱外標法）、內(nèi)標法和標準加入法；在無法制得與待測樣品基體一致的校準溶液時應(yīng)選擇標準加入法[4]。由于鈮爐灰組成復(fù)雜，很難制得與其組成相似且各組分含量相近的校準溶液，所以選擇標準加入法進行校準，以消除檢測過程中樣品本身的基體效應(yīng)。

2.3樣品制備方法

鈮不溶于一般酸堿，可溶于氫氟酸和硝酸的混酸體系中[3]；因此，使用氫氟酸和硝酸作為溶解試劑；又由于鈮爐灰成分復(fù)雜，為防止樣品中的鈮溶解不完全，所以采用水浴中加熱的方式使其中的鈮溶解完全。鈮爐灰中鈮含量較高，直接在儀器上測定造成儀器信號值過高甚至達到飽和，導(dǎo)致測定結(jié)果偏差較大，因此選擇0.50g稱樣量，在保證其代表性的前提下采用分取5mL稀釋至100mL的方法以降低最終測試樣品中鈮的含量。由于涉及到二次稀釋，無法保證最終測試樣品中溶液的酸度，鈮元素可能會水解，實驗證明在1%HF+1%HNO3（V/V）介質(zhì)中鈮能穩(wěn)定存在[5]，因此，采取補加1mL HF和1mL HNO3的方法以保證測試樣品中的酸度。

2.4校準曲線及線性相關(guān)系數(shù)

在確定的儀器工作參數(shù)下，將制備好的校準溶液噴入儀器，建立校準曲線；隨機選取的3個不同鉭爐灰樣品測定時的線性方程及線性相關(guān)系數(shù)見表1。

表1　線性方程及線性相關(guān)系數(shù)Tab.3　Linear equation and linear correlation coefficient

表1表明繪制的工作曲線線性均在0.999以上，說明工作曲線線性良好，滿足測定要求。

2.5樣品分析與精密度、加標回收試驗

按照實驗方法及確定的檢測條件，對隨機選取的3個鈮爐灰樣品中的鈮含量進行了測定，并進行了精密度和加標回收試驗，結(jié)果見表2。

表2　樣品測定、精密度試驗（n=7）和加標回收試驗結(jié)果Tab.2　Results of sample determination，precision test and recovery test

由表2看出，測定結(jié)果的相對標準偏差（RSD/%）均小于0.50%，說明測定結(jié)果穩(wěn)定，一致性良好；加標回收試驗回收率在95.7%～108.1%之間，說明測定結(jié)果準確、可靠。

3　結(jié)論

本工作使用氫氟酸、硝酸對鈮爐灰樣品進行溶解，采用標準加入法去除基體效應(yīng)，在ICP-OES上進行了鈮爐灰中鈮含量的測定，測定結(jié)果的相對標準偏差（RSD/%）小于0.50%，加標回收率在95.7% ～108.1%之間；該方法操作簡單，測定結(jié)果準確可靠，適用于鈮爐灰中鈮含量的測定。

［1］倪文山,張萍,姚明星.微波消解-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定礦石樣品中鈮鉭［J］.冶金分析,2010,30（8）：50-53.

［2］王曉輝,鄭詩禮,徐紅彬,等.ICP-AES法測定難分解鉭鈮礦渣中多種金屬元素［J］.光譜學(xué)與光譜分析,2009,29（3）:805-808.

［3］高紅波,李波,祿妮,等.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鈮合金中常量及微量元素［J］.冶金分析,2007,27（4）:42-45.

［4］武漢大學(xué)化學(xué)系.儀器分析［M］.北京:高等教育出版社,2001.

［5］成勇.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鈮鐵合金中鈮［J］.冶金分析,2015,35（9）:32-35.

［6］康元,趙婕,潘慧.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜內(nèi)標法測定鈦鈮合金中鈮［J］.冶金分析,2014,34（10）:57-60.

Determination of niobium in niobium furnace ash by the method of ICP-OES standard addition

LUO Ce，LI Jian，LIU Ting，HUANG Yong-hong
（BaoTi Group Co.，Ltd.，Baoji 721014，China）

The content of niobium in niobium furnace ash was determined by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry（ICP-OES）standard addition method.Nb 269.706nm as analysis lines was determined.The standard addition method was selected to remove matrix effect.The niobium furnace ash was dissolved with hydrofluoric acid and nitric acid，and the samples were prepared after separation and dilution.The linear correlation coefficient of calibration curves was greater than 0.999.The relative standard deviation of determination results was less than 0.50%（n=7），the recovery rate was from 95.7%to 108.1%.

inductively coupled plasma atomic emission spectrometry（ICP-OES）；standard addition method；tantalum furnace ash

TQ135

B

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20160833

2016-05-25

羅策（1982-），男，陜西淳化人，工程師，碩士研究生，現(xiàn)主要從事金屬材料分析檢驗工作。