電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定鈦合金中鈮含量

朱進(jìn)清 付瑞芝 國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局天津醫(yī)療器械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 （天津 300384）

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定鈦合金中鈮含量

朱進(jìn)清 付瑞芝 國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局天津醫(yī)療器械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 （天津 300384）

采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）法測(cè)定鈦合金中鈮元素的含量。樣品采用鹽酸、氫氟酸和硝酸溶解，通過(guò)基體匹配消除基體的影響。線性相關(guān)系數(shù)為99.95%，加標(biāo)回收率在95.5%～98.5%之間，方法的檢出限為0.0099ug/ml。進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)試驗(yàn)，允許差為0.6～1.7%。該方法簡(jiǎn)便快速，適用于大批量樣品分析。

ICP-AES 鈦合金 鈮

1.前言

鈮作為一種重要的稀有金屬，在地殼中的含量很低，屬于痕量元素。近年來(lái)，鈮等元素對(duì)改善金屬功能材料材質(zhì)的作用，越來(lái)越引起人們的關(guān)注，特別是航空航天材料加入鈮及鉭等元素，可以提高高溫合金的性能。由于鈮是極易水解的元素，分離和測(cè)定一直是分析化學(xué)上的難點(diǎn)。傳統(tǒng)方法中鈮含量的測(cè)定一般采用比色法，需要富集才能測(cè)定，流程長(zhǎng)，手續(xù)繁雜，精密度、準(zhǔn)確度都較差[1]。近年來(lái)隨著儀器分析的不斷發(fā)展，采用光譜分析技術(shù)可以解決鈮的分離及其干擾問(wèn)題[2]～[4]，ICP-OES法測(cè)定是一種不用分離主體，直接測(cè)定其鈮含量的新型方法，其特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、快速、靈敏度高，適用于大批量分析。

2.材料與方法

2.1 儀器與試劑 Optima 8000電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（美國(guó)PE-SCIEX公司）；Sartorius CPA224S電子分析天平。鈮標(biāo)準(zhǔn)溶液購(gòu)于國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心，濃度為1000ug/ml，配制的標(biāo)準(zhǔn)系列為10、20、30、40 ug/ml。純鈦粉（高級(jí)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），鹽酸、硝酸及氫氟酸均為優(yōu)級(jí)純。實(shí)驗(yàn)用水均為超純水（18.2MΩ/cm）。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

精密稱取50mg純鈦粉/樣品（精確至0.0001g）于聚四氟乙烯燒杯中，加入適宜比例的硝酸鹽酸混合液5ml，緩慢滴加15～20滴氫氟酸（注意氫氟酸反應(yīng)劇烈，須佩戴防護(hù)手套），若有不溶物可以低溫加熱溶解。待完全溶解后，將樣品溶液直接轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯容量瓶中定容；依次向標(biāo)準(zhǔn)系列中加入鈮標(biāo)準(zhǔn)溶液，配制成如下濃度：2、10、20、30、40 ug/ml。也可以直接采用與樣品成分接近的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

注意：溶樣酸里含氫氟酸，全程不要使用玻璃容器。

2.3 儀器工作條件

冷卻氣流量為12 L/min，載氣流量為0.8 L/ min，輔助氣流量為0.2 L/min，霧化器流量為0.70L/ min，等離子氣流量為15L/min，積分時(shí)間為自動(dòng)2～10s，積分次數(shù)選擇2次，激發(fā)功率為1300W，分析元素譜線：鈮269.706nm。

3.結(jié)果與討論

3.1 檢出限、線性方程

方法的檢出限是選用的分析方法和所用儀器進(jìn)行分析的重要技術(shù)指標(biāo)，它表明該方法所能檢測(cè)元素的最低濃度。在確定的儀器測(cè)量條件下，將標(biāo)準(zhǔn)溶液系列引入光譜儀，以溶液濃度為橫坐標(biāo)，以發(fā)射的譜線強(qiáng)度為縱坐標(biāo)繪制校準(zhǔn)曲線。鈮含量在0～40 ug/ml的工作曲線線性相關(guān)系數(shù)為99.95%。對(duì)空白溶液進(jìn)行了10次測(cè)定，計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差為其檢出限，10倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差為其定量限，方法的檢出限及定量限見(jiàn)表1。

表1 . 檢出限計(jì)算測(cè)試結(jié)果u g / m l 標(biāo)準(zhǔn)偏差 3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)應(yīng)濃度( u g / m l ) 1 0倍標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)應(yīng)濃度( u g / m l ) 0 . 0 1 0 6 0 . 0 1 2 3 0 . 0 1 2 2 0 . 0 1 1 7 0 . 0 1 1 6 0 . 0 1 1 9 0 . 0 1 2 1 0 . 0 1 2 4 0 . 0 1 2 0 0 . 0 0 1 5 0 . 0 0 3 3 0 . 0 0 9 9 0 . 0 3 3

表2 . 樣品加標(biāo)回收率含鈮樣品 加入量( u g / m l ) 測(cè)定平均值( u g / m l ) 回收率( % )鈦( T i ) 2 0 1 9 . 6 9 8 . 0鈦( T i ) 2 0 1 9 . 3 9 6 . 5鈦( T i ) 2 0 1 9 . 7 9 8 . 5鈦( T i ) 2 0 1 9 . 1 9 5 . 5

表3 . 不同實(shí)驗(yàn)室比對(duì)結(jié)果含鈮樣品 實(shí)驗(yàn)室1結(jié)果( u g / m l ) 實(shí)驗(yàn)室2結(jié)果( u g / m l ) 允許差( % )鈦-1 3 4 . 7 3 4 . 9 0 . 6鈦-2 3 5 . 5 3 6 . 0 1 . 4鈦-3 3 4 . 9 3 4 . 3 1 . 7鈦-4 3 4 . 8 3 4 . 4 1 . 2

3.2 精密度實(shí)驗(yàn)

為了評(píng)價(jià)方法的精密度，取同一批樣品，按2.2項(xiàng)下的方法制備供試品溶液，10次重復(fù)測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD%）為1.1%。說(shuō)明該方法的精密度良好。

3.3 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

為了考察方法的準(zhǔn)確性，在四個(gè)不同樣品中加入20 ug/ml標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行回收率實(shí)驗(yàn)。對(duì)樣品平行測(cè)定10次計(jì)算平均回收率，結(jié)果如表2所示。加標(biāo)回收率范圍在95.5～98.5之間，說(shuō)明該方法的準(zhǔn)確度滿足分析要求。

3.4 實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)實(shí)驗(yàn)

為了進(jìn)一步考察該方法的準(zhǔn)確性，另取三份樣品進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室間結(jié)果比對(duì)。即不同的操作者采用不同的儀器，在不同的實(shí)驗(yàn)室得到的分析結(jié)果之差，本文中用允許差來(lái)表示[5]。將每份樣品平行測(cè)定10次取平均值后進(jìn)行比較，結(jié)果見(jiàn)表3。

4.結(jié)論

本文發(fā)展了一種快速測(cè)定鈮元素的檢測(cè)方法，該方法低溫溶解樣品簡(jiǎn)便快速，適用于大批量樣品分析。通過(guò)精密度實(shí)驗(yàn)、加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)實(shí)驗(yàn)，表明該方法準(zhǔn)確度高、靈敏度好、檢出限低，滿足鈦合金中鈮元素的分析要求。

[1] GB/T 4698.22-1996 海綿鈦、鈦及鈦合金化學(xué)分析方法 5-Br-PADAP分光光度法測(cè)定鈮量[S]

[2] HB 7716.1～14-2002 鈦合金化學(xué)成分光譜分析方法[S]

[3] 姚繼軍. 美國(guó)Perkin Elmer公司Optima系列ICP-OES培訓(xùn)手冊(cè)[M]

[4] 劉亞軒, 張勤, 黃珍玉等. ICP-MS法測(cè)定地球化學(xué)樣品中As、Cr、Ge、V等18種微量痕量元素的研究[J]. 化學(xué)世界, 2006,1:16～20

[5] 李廣路, 張百堂, 孟慶瀅等. 允許差及其在化學(xué)分析質(zhì)量控制中的應(yīng)用[J]. 冶金分析, 2008增2-1801-03

Determination of Niobium Elements in Titanium Alloy by ICP-AES

ZHU Jinqing FU Ruizhi Tian Jin Medical Devices Quality Supervision and Testing Center of China Food and Drug Administration (TianJin 300384)

The content of niobium in titanium alloy was determined simultaneously by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry(ICP-AES). The sample was decomposed with HCI, HNO3and HF. The matrix effect was corrected by matrix matching. The linear correlation coeffcient was 99.95%, The detection limit was 0.0099 ug/ml, the recovery rate was from 95.5% to 98.5%, The deviation of interlaboratory test was 0.6～1.7%. This method is fast and convenient, suitable for large bulk sample analysis

titanium-base superalloy, niobium, ICP-AES

1006-6586(2017)03-0063-03

R318.08

A

2016-10-05