電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測(cè)定硫磺中的鉛、銅、鐵、鎳、鈣

呂新明 向 歡 王 東 馬 玲

(1 阿拉山口出入境檢驗(yàn)檢疫局，新疆 阿拉山口 833418；2 石河子大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，新疆 石河子 832003)

前言

硫磺來(lái)自于硫鐵礦、冶金工業(yè)的副產(chǎn)品以及石油和天然氣的回收，是重要的工業(yè)原料[1]。食品級(jí)硫磺用于食品的漂白、防腐、殺螨和殺菌、殺蟲(chóng)，工業(yè)級(jí)硫磺用于塑膠、乳膠、造紙，醫(yī)藥精細(xì)化工、工業(yè)陶瓷、建材制品輔助材料等工業(yè)部門(mén)；也用于制造農(nóng)藥、爆竹，硫磺粉用作橡膠的硫化劑、防治白粉病。醫(yī)學(xué)研究已證明，硫磺本身和硫磺中所含有害元素對(duì)人體有極大的傷害。硫磺的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法主要是測(cè)定砷和鐵，有研究人員研究硫磺中汞、硒、鉍、碲[1-3]元素，鐵含量有微波消解-原子吸收光譜法、分光光度法、ICP-AES法等[4]，無(wú)硫磺中鈣、鎳、銅元素的測(cè)定方法。因此，研究了ICP-AES法快速同時(shí)檢測(cè)鉛、鈣、銅、鎳、鐵元素含量的方法。

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法具有工作溫度高，對(duì)大多數(shù)元素都有很高的分析靈敏度，且干擾少、線(xiàn)性范圍寬并能連續(xù)測(cè)定多種元素等優(yōu)點(diǎn)[5-7]。對(duì)此，本研究提出了ICP-AES法快速同時(shí)檢測(cè)Pb、Cu、Fe、Ni、Ca 5種元素含量的方法。該方法的研究成功不僅方法精密度和測(cè)量范圍可以獲得和化學(xué)分析方法一樣的要求。同時(shí)，克服了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法步驟繁瑣、工作量大、耗時(shí)長(zhǎng)等缺點(diǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

ICAP6300電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(美國(guó)熱電公司)，分析天平，馬弗爐，瓷坩堝。

硝酸(優(yōu)級(jí)純)，鹽酸(優(yōu)級(jí)純)，鉛(GSB04-1742-2004)、銅(GSB04-1725-2004)、鎳(GSB04-1740-2004)元素的有證單標(biāo)準(zhǔn)溶液(國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心)，鐵(GSB G62020-90(2601))、鈣(GSB G62012-90(2001))元素的有證單標(biāo)準(zhǔn)溶液(國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

稱(chēng)取20 g(精確至0.001 g)試樣，置于50 mL瓷坩堝中，放在電子萬(wàn)用爐上，在通風(fēng)廚內(nèi)，加熱待硫磺燃燒至盡，冷卻至常溫，加瓷坩堝蓋，放入馬弗爐中在600 ℃下灼燒30 min，取出冷卻，向其中加入12 mL硝酸和15 mL超純水以及2 mL鹽酸，放在電子萬(wàn)用爐上慢慢加熱至殘?jiān)芙馔耆?，冷卻后，移入100 mL的容量瓶中用超純水定容至刻度線(xiàn)，搖勻，待測(cè)。

1.3 校準(zhǔn)曲線(xiàn)

用有證單標(biāo)準(zhǔn)溶液配制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)濃度，濃度列表參考表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)配制濃度

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器工作參數(shù)的選擇

通過(guò)用正交實(shí)驗(yàn)對(duì)5種元素發(fā)射光譜強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析，在各元素的等離子發(fā)射強(qiáng)度基本在最大的位置，對(duì)硫磺測(cè)定元素的綜合考慮，確定測(cè)定條件為：分析泵速50 r/min，功率1 150 W，霧化器氣體流量0.5 L/min，垂直觀(guān)測(cè)高度12 mm，積分時(shí)間30 s。

2.2 分析線(xiàn)選擇

通過(guò)對(duì)各元素分析線(xiàn)強(qiáng)度和準(zhǔn)確性測(cè)定，最終確定分析線(xiàn)(推薦)Pb 216.9 nm、Cu 224.7 nm、Ni 231.6 nm、Fe 238.2 nm、Ca 422.6 nm。

2.3 方法檢出限

按儀器的最佳實(shí)驗(yàn)條件，在測(cè)定元素所選的波長(zhǎng)處，測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液待測(cè)元素的系列強(qiáng)度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，儀器軟件自動(dòng)擬合曲線(xiàn)，計(jì)算出曲線(xiàn)的線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)，見(jiàn)表2。

檢出限按儀器的最佳實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)校準(zhǔn)空白連續(xù)測(cè)定11次，以測(cè)定結(jié)果的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所對(duì)應(yīng)的濃度值為計(jì)算方法的檢出限，見(jiàn)表2。

表2 方法的檢出限

標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的相關(guān)性達(dá)到0.996 58，方法的檢出限在0.004 6～0.012 μg/mL。

2.4 方法的準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確度，實(shí)驗(yàn)室對(duì)不同元素加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，加入標(biāo)準(zhǔn)值的濃度按照樣品中各元素濃度的0.5倍、1倍、1.5倍，測(cè)定加標(biāo)后樣品的濃度，并計(jì)算加標(biāo)回收率，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 樣品加標(biāo)回收率測(cè)定

由表3結(jié)果表明所測(cè)的5種元素加標(biāo)回收率在85.3%～112%，均在誤差范圍之內(nèi)，結(jié)果滿(mǎn)意。

2.5 方法的精密度實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)室采集各種元素不同濃度的2個(gè)樣品，按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行處理后，對(duì)樣品進(jìn)行10次測(cè)定，通過(guò)計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，驗(yàn)證方法的重復(fù)性，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 樣品重復(fù)性驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)表明，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為1.9%～9.8%，方法的重現(xiàn)性較好，達(dá)到低含量元素的分析要求。

3 結(jié)論

采用燃燒硫磺后用硝酸和鹽酸溶解殘?jiān)?，消除了基體干擾，再用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定鉛、銅、鎳、鐵、鈣5種元素，具有方法簡(jiǎn)單、效率高(5種元素同時(shí)測(cè)定)，方法檢出限低(最低檢出限達(dá)到0.004 6 μg/mL)，檢測(cè)周期短及方法應(yīng)用廣等優(yōu)點(diǎn)。

該方法的建立填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)關(guān)于硫磺檢測(cè)的空白，解決了硫磺中銅、鎳、鈣3種元素?zé)o相關(guān)的檢測(cè)方法的難題，為相關(guān)行業(yè)和技術(shù)人員進(jìn)行相關(guān)的研究奠定了基礎(chǔ)。