電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鈦白粉中的微量元素

任玲玲

（河鋼集團鋼研總院，石家莊050000）

鈦白粉主要成分為二氧化鈦，物理化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，并且具有優(yōu)良的光學(xué)性能。鈦白粉廣泛應(yīng)用于造紙、塑料、印刷、陶瓷、化妝品、食品添加劑等行業(yè)［1－2］。目前很多鈦白粉需要進行一些表面處理，引入三氧化二鋁、二氧化硅等來改善鈦白粉表面特性，因此元素的含量成為衡量鈦白粉質(zhì)量的一項指標(biāo)。目前我國尚無鈦白粉測定的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，元素含量常規(guī)測定方法有化學(xué)法如硅鉬藍光度法測定硅元素含量、鉻天青S光度法測定鋁，X射線熒光光譜法［3－4］，原子吸收光譜法［5－6］和 電感耦 合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP－AES）［7］等。根據(jù)鈦白粉中元素含量范圍，本工作選用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法對鈦白粉中硅、鋁、鎢、銻、鐵、鉻、鋯、鈮等元素含量進行測定。

1 試驗部分

1．1 儀器與試劑

Agilent 725型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀，譜線測試范圍為167～785nm。

鈦基體溶液：稱取二氧化鈦2．000 0g置于干凈微波消解罐中，加入硝酸15mL、氫氟酸3mL，放入微波消解儀中加熱溶解，待試樣完全溶解后，移至100mL聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

硅、銻單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液：500mg·L－1。

鋁、鎢、鐵、鉻、鋯、鈮 單 元 素 標(biāo) 準(zhǔn) 溶 液：1 000mg·L－1。

1．13g·mL－1氫氟酸、1．42g·mL－1硝酸均為優(yōu)級純，二氧化鈦的純度不小于99．99%，試驗用水為超純水（電阻率18．2MΩ·cm）。

1．2 儀器工作條件

電感耦合等離子體功率為1 100W；等離子氣流量15L·min－1，輔助氣流量1．5L·min－1，霧化氣流量0．7L·min－1；泵速15r·min－1；積分時間15s，積分3次；垂直觀測，觀測高度13mm。

1．3 試驗方法

將樣品于105～110℃烘箱中烘2h，置于干燥器中冷卻至室溫。稱取已烘干的試樣0．200 0g，置于干凈聚四氟乙烯燒杯中，加少量水潤濕后，加入硝酸5mL反應(yīng)后，緩慢滴加氫氟酸1mL，保證反應(yīng)溫度低于70℃，靜止一段時間，待試樣完全溶解后，移至100mL PET容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻后，按儀器工作條件測定元素含量。

2 結(jié)果與討論

2．1 溶樣方式的選擇

鈦白粉可用強堿高溫熔融，也可用氫氟酸、硫酸溶解。強堿熔融引入大量堿金屬鹽，溶液中鹽分過高，可能會導(dǎo)致進樣管、霧化器堵塞，嚴(yán)重甚至?xí)?dǎo)致等離子體熄滅，且空白值高，分析精度低、檢出限高。僅選用鹽酸、硝酸情況下，鈦白粉難以溶解，而硫酸會增加溶液黏稠度，硫酸濃度高，溶液霧化效果差。結(jié)合實際情況，試驗選用氫氟酸－硝酸混合酸低于70℃溶解鈦白粉。雖然硅元素會在70℃下與氫氟酸生成四氟化硅，四氟化硅易揮發(fā)，導(dǎo)致硅元素降低，但是在實際溶解過程中，鈦白粉在氫氟酸－硝酸混合酸體系中，常溫下反應(yīng)較緩慢，且不會釋放大量熱。同時試驗設(shè)備選用耐氫氟酸進樣系統(tǒng)，不需要絡(luò)合過量氫氟酸，簡化步驟，也避免更多干擾的引入。

2．2 分析譜線的選擇

分別將5mg·L－1的硅、鋁、鎢、銻、鈮、鋯、鐵、鉻單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液、2g·L－1鈦基體溶液以及試劑空白溶液，在電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀上進行掃描，以考察鈦基體對各個元素各譜線的干擾情況。根據(jù)干擾試驗的結(jié)果，選擇受基體影響相對較小，而且靈敏度滿足要求的譜線作為分析譜線，并采用基體匹配配制工作曲線，以盡可能消除基體對測定結(jié)果的影響。試驗選擇硅、鋁、鎢、銻、鈮、鋯、鐵、鉻 的 分 析 譜 線 分 別 為 252．851，396．152，222．590，231．146，309．417，343．823，238．204，276．653nm，以 Al 396．152nm、Fe 238．204nm、Zr 343．823nm為例，波長掃描圖見圖1。

圖1 Al 396．152nm、Fe 238．204nm 和Zr 343．823nm 波長的掃描圖Fig．1 Scanning spectra of Al 396．152nm，F(xiàn)e 238．204nm and Zr 343．823nm

2．3 工作曲線與檢出限

在7個100mL容量瓶中，各加入硝酸5mL、氫氟酸1mL、鈦基體溶液10mL，而后加入硅、鋁、鎢元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，其中硅元素標(biāo)準(zhǔn)溶液分別加入0，0．20，0．40，1．00，2．00，4．00，8．00mL，鋁、鎢單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液分別加入0，0．10，0．20，0．50，1．00，2．00，5．00mL，鐵、鉻、鋯、鈮、銻單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液分別加入0，0．02，0．05，0．10，0．20，0．50，1．00mL，用水定容，配制混合元素標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。按儀器工作條件進行測定，以各元素的質(zhì)量分數(shù)為橫坐標(biāo)，譜線發(fā)射強度為縱坐標(biāo)繪制工作曲線，其線性范圍、線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)見表1。

配制10份空白溶液，按儀器工作條件下連續(xù)測定10次，以10次測定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍作為檢出限（3s），檢出限的5倍作為方法的測定下限，其結(jié)果見表1。

表1 線性參數(shù)、檢出限及測定下限Tab．1 Linearity parameters，detection limits and lower limits of determination

2．4 精密度和準(zhǔn)確度試驗

對兩個鈦白粉樣品分別稱取8份，按試驗方法對其中元素含量進行測定，計算測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），結(jié)果見表2。

表2 精密度試驗結(jié)果（n＝8）Tab．2 Results of test for precision（n＝8）

同時采用化學(xué)法測定鋁、硅、鎢元素含量，并與ICP－AES測定結(jié)果進行比對，見表3。

表3 兩種方法分析結(jié)果的比對Tab．3 Comparison of analytical results between two methods %

由于鈦白粉沒有標(biāo)準(zhǔn)樣品，因此對其余微量元素進行加標(biāo)回收試驗來考查方法的準(zhǔn)確度，其結(jié)果見表4。

本工作采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鈦白粉中微量元素含量，選擇合適分析譜線，采用基體匹配避免其他元素的干擾，方法精密度較高，完全滿足分析需要。同時樣品前處理過程簡單，分析快速，結(jié)果準(zhǔn)確，該方法適用于測定鈦白粉中微量元素含量。

表4 回收試驗結(jié)果Tab．4 Results of test for recovery

［1］ 陳朝華，劉長河．鈦白粉生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006．

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