ICP-AES法測定再生五氯化銻催化劑中砷、鐵、鉻、汞含量

王 萌，張 愛，夏攀登，鄭金鳳，鄒惠玲

(山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院，山東 濟(jì)南 250100)

在氟化工生產(chǎn)中，五氯化銻作為催化劑在生產(chǎn)過程中會因失活作為廢催化劑處理。對這些含銻的廢催化劑可以進(jìn)行再生處理，經(jīng)分離、濃縮、活化等過程處理后，含銻量可達(dá)30%～35%，若雜質(zhì)含量也能滿足相關(guān)要求，不但可作為新鮮催化劑用于氟碳化合物的生產(chǎn)，還可作為其他品種催化劑的生產(chǎn)原料[1-2]。再生五氯化銻催化劑通常含有砷、鐵、鉻、汞等金屬雜質(zhì)，這些元素不但會導(dǎo)致催化劑失活，進(jìn)入下游產(chǎn)業(yè)鏈還會導(dǎo)致下游系列產(chǎn)品的污染。再生五氯化銻催化劑成分復(fù)雜，主要由氯化銻、氟化銻、氫氟酸、鹵代烴等組成，對其重金屬的檢測目前還沒有相關(guān)方法。

實驗室中，重金屬含量測定的常用方法主要有原子吸收光譜法和原子發(fā)射光譜法，前處理方法主要有濕法消解、直接進(jìn)樣法、微波消解和干灰化法等[3-7]。近年來，電感耦合等離子反射光譜法(ICP-AES)具有靈敏度高、檢出限低、線性范圍寬、精密度好、可同時測定多種元素等優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境、食品、化工、石油等領(lǐng)域中重金屬的測定[8-13]。本工作采用ICP-AES測定再生五氯化銻催化劑中砷、鐵、鉻、汞元素的含量，對前處理方法進(jìn)行優(yōu)化，建立一種快速準(zhǔn)確地測定再生五氯化銻催化劑中重金屬的方法。

1 實 驗

1.1 試劑與儀器

砷、鐵、鉻、汞標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液(100 μg/mL)，國家有色金屬及電子材料分析測試中心。硫酸、硝酸，優(yōu)級純。

AFS-9760型ICP-AES ，美國PE公司。

1.2 儀器工作條件

ICP-AES工作條件：功率1.4 kW；泵速15 r/min；等離子氣流量15.0 L/min；輔助氣流量1.5 L/min；霧化氣流量0.7 L/min；觀察高度10.0 mm；試樣測定次數(shù)2次，一次讀數(shù)時間5 s；儀器穩(wěn)定延時10 s；清洗時間30 s。

1.3 工作曲線的繪制

將砷、鐵、鉻、汞標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級稀釋成5種不同質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)混合溶液。按儀器工作條件，以不加入混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的空白溶液調(diào)零，按推薦的分析線波長(表2)測定溶液的分析線信號強度。

以上述溶液中元素的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，元素的分析線的信號強度值為縱坐標(biāo)，繪制工作曲線。

1.4 實驗步驟

稱取0.100 0 g試樣，置于50 mL聚四氟乙烯消解罐內(nèi)，加入4 mL硫酸，于電加熱板上105 ℃恒溫加熱至充分溶解，冷卻至室溫后移入100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。在與標(biāo)準(zhǔn)系列溶液相同的測定條件下，用ICP-AES測定試液的信號強度,同時進(jìn)行空白試驗。根據(jù)試液和空白試驗溶液的信號強度用工作曲線計算出元素的濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 試樣處理方法的選擇

在試樣處理時，通常使用酸或強氧化劑溶液將試樣中的有機(jī)物質(zhì)分解、氧化，使待測元素消解成可測定的形態(tài)。溶樣酸一般選用無機(jī)酸，通常為硝酸、鹽酸、硫酸、王水等。表1為酸消解結(jié)果。由表1可見，鹽酸、硝酸、王水不能完全消解試樣，硫酸能完全消解試樣。這是由于試樣中含有大量的銻，銻具有強氧化性，易與水反應(yīng)生成不溶物。而銻與硫酸反應(yīng)生成的硫酸銻在水中有一定的溶解度，因此選取硫酸作為消解酸。

表1 溶樣酸消解結(jié)果

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

選取一組標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用多組波長進(jìn)行試驗分析，查看各條譜線的強度信息及可能存在的干擾，選擇了靈敏度強、干擾少及精密度好的分析譜線。按實驗方法進(jìn)行11份空白試驗，根據(jù)公式DL=3×SD/K(式中：DL為方法檢出限；SD為試樣空白溶液的標(biāo)準(zhǔn)偏差；K為標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率)及定容體積、試樣質(zhì)量，計算得到方法檢出限。選擇的分析線波長(λ)、線性相關(guān)系數(shù)(r)及檢出限如表2所示。

表2 各元素的分析線波長、相關(guān)系數(shù)和檢出限

2.3 回收率實驗

為檢驗方法的準(zhǔn)確度，選取再生五氯化銻催化劑作為加標(biāo)基質(zhì)，通過低、中和高3個含量進(jìn)行加標(biāo)測試并計算其回收率，結(jié)果見表3。由表3可見，試樣的加標(biāo)回收率在88.2%～105.7%，說明該法的前處理過程不存在元素?fù)p失的情況，檢測方法穩(wěn)定可靠。

表3 加標(biāo)回收率實驗

2.4 方法的精密度

對試樣分別進(jìn)行8次精密度試驗，結(jié)果見表4。ICP-AES法的標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在10.1%以內(nèi)，精密度高。汞元素在所有元素中相對標(biāo)準(zhǔn)偏差最高，這是由于汞元素在測試時會形成揮發(fā)性物質(zhì)并殘留于霧室和管道，從而會產(chǎn)生記憶效應(yīng)，導(dǎo)致其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差比其他元素高。

表4 方法的精密度(n=8)

2.5 試樣的測定

應(yīng)用建立的最優(yōu)試驗方法選取4組再生五氯化銻催化劑試樣進(jìn)行了分析檢測，結(jié)果見表5。由表5可以看出，試樣中砷的含量較高，鐵、鉻、汞的含量較低，檢測結(jié)果的平行性較好。

表5 再生五氯化銻催化劑4種元素檢測結(jié)果 mg/kg

3 結(jié) 論

用ICP-AES法測定再生五氯化銻催化劑中砷、鐵、鉻、汞元素，該法簡單、效率高，干擾較少，能夠滿足再生五氯化銻催化劑中重金屬含量的檢測需求。