国产ICP与原子吸收

钢研纳克江苏检测技术研究院有限公司

ICP-AES法测定高碳铬铁渣中的硅、铝、钙、铬、镁
（钢研纳克技术有限公司）
摘要 通过控制碱熔的过程和酸化的酸度及炉温防止硅变成二氧化硅析出，利用纳克生产的Plasma1000成功测定了高碳铬铁渣中的硅、铝、钙、铬、镁, 此方法的测定结果与化学方法的测定结果基本一致，偏差分别为0.22（Al2O3）、0.03（CaO）、0.48（MgO）、SiO2（0.56）、0.01（Cr2O3）；方法的重现性较好，8次平行测定的标准偏差分别为：0.77%（Al2O3）、3.57%（CaO）、 0.28%（MgO）、0.52%（SiO2）、1.83%（Cr2O3）。
关键词 ICP-AES；高碳铬铁渣；重现性
高碳铬铁渣中硅的测定传统方法一般都采用化学法，常用的高氯酸脱水重量法，该法准确度高，但方法繁琐、耗时。ICP-AES法测定硅的含量由于硅在前处理过程中容易变成二氧化硅析出，从而使硅的测定结果偏低，因此，至今为止，还没有相关的ICP-AES法测定高含量硅的方法报道。炉渣中硅的含量一般很高，只能用碱熔才能溶解完全，碱熔后加酸煮清的过程中，很容易析出固体二氧化硅从而使测定结果偏低。本实验应客户的要求，通过控制碱熔的过程和酸化的酸度及炉温，从而防止硅变成二氧化硅析出，采用纳克生产的Plasma1000成功测定了高碳铬铁渣中的硅、铝、钙、铬、镁。
1. 实验
1.1 仪器及参数
Plasma 1000 型顺序扫描发射光谱仪(纳克) , Czermy-Turner光学系统, 焦矩: 1000 mm，光栅有效面积110×110，光栅刻线: 3600 条/mm, 倒线色散率和分辨率: 0.22 nm/mm，0. 0066 nm，入射狭缝20 μm，出射狭缝20 μm。高频电源: 频率27. 12 MHz、入射功率1. 15 kW。工作气体: 氩气纯度> 99. 95%，冷却气15 L/min、等离子气1. 2 L/min、载气0.5 L/min，冲洗气3. 5 L/min，观察高度15.0 mm。
1.2 试剂及标准溶液
过氧化钠：分析纯；盐酸：优级纯。单元素标准溶液均为国家标准溶液，其中Si标准溶液为500 μg/mL，其余均为1 mg/mL。本实验所用水为去离子水。
1.3 试样处理
准确称取0.1000 g试样，放入底层铺有1.0 g过氧化钠的镍坩埚中，搅拌均匀，再在上面覆盖0.5 g过氧化钠，首先在电热炉上将样品加热至软化后放入400 ℃的马弗炉中加热30 min，取出后即刻放入900 ℃马弗炉中熔融10 min，取出，稍冷。加入1.0 g过氧化钠，再于800 ℃马弗炉中熔融5 min。熔融后的坩埚清洗干净外壁后置于500 mL聚四氟乙烯烧杯中，加入150 mL热水浸取出坩埚后，再加入1+1的盐酸50 mL，于250 ℃电热板上加热至溶液澄清，冷却后于250 mL塑料容量瓶定容。随同试样带试样空白。
1.4 标准曲线的配置
标准曲线的配置：对于Si、Mg元素，用水标和加过氧化钠的曲线，测试结果一样；对于Al、Ca、Cr，要求在六个塑料容量瓶中，加入与待测样同重量的镁打底，加酸溶解后加入过氧化钠1.0 g，盐酸（1+3）40 mL，电热炉上煮至无气泡后，再转移到100 mL容量瓶中，根据需要加入标液配置标准曲线。其中Al标准溶液的加入量分别为：0、1、2、3、4、5 mL，Ca、Cr标准溶液的加入量分别为0、0.25、1.0、2.0、3.0、5.0 mL，Si标准溶液的加入量为0、1、3、5、7、9 mL，Mg标准溶液的加入量分别为0、1、3、6、9、12 mL。
2. 结果与讨论
2.1过氧化钠的用量
过氧化钠的用量太多，会堵塞仪器，用量太少，则又会导致样品溶解不完全。本实验分别实验了1.5、2.0、2.5、3.0 g熔剂，结果见表2。结果表明，选用1.5 g时，样品基本溶解完全，但是浸取时不是很好浸取，硅容易偏低。后选定2.5 g熔剂作为终的实验熔剂用量。
表2 熔剂量的选择
熔剂用量/g 1.5 2.0 2.5 3.0g
含量w/% Al2O3 16.12 16.20 16.18 16.19
CaO 1.87 1.92 1.91 1.92
MgO 42.31 42.58 42.61 42.78
SiO2 32.28 35.19 35.60 35.64
Cr2O3 2.18 2.15 2.14 2.21
2.2 熔样条件
过氧化钠熔样一般在800～850 ℃、15 min条件下就能熔解完全，但存在不太好浸取的缺点。如果分两次（即先加1.5 g熔剂，900 ℃熔融10 min，再加1.0 g熔剂，800 ℃熔融5 min）熔样，则很好浸取，二氧化硅也易析出。另外，在溶液煮清的过程中，温度不能太高，太高硅容易偏低，太低则不容易煮清，因此建议在250 ℃左右的电热板上加热，保证受热较为均匀；此外，浸取的酸不能直接加入浓盐酸，加1:1的盐酸，以免二氧化硅析出。
2.3 标准曲线的配置
对于硅和镁元素，标准曲线中加入与样品同等浓度的过氧化钠测定的结果与不加过氧化钠测定的结果基本一致，而对于含量稍低的Al2O3、CaO、Cr2O3水标测出的结果偏高，要求加入同等量的过氧化钠和镁。
2.4. 测定结果
结果及与化学方法的对照见下表1。由表1 可知，此方法的测定结果与客户提供的化学方法的测定结果基本一致，偏差分别为0.22（Al2O3）、0.03（CaO）、0.48（MgO）、SiO2（0.56）、0.01（Cr2O3），在客户允许的范围内；方法的精密度比较好，8次平行测定的标准偏差分别为：0.77%（Al2O3）、3.57%（CaO）、 0.28%（MgO）、0.52%（SiO2）、1.83%（Cr2O3）。
表1 各元素测定结果
方法 含量，w/%
Al2O3 CaO MgO SiO2 Cr2O3
本法 1 16.35 1.94 42.42 35.25 2.19
2 16.39 1.90 42.49 35.18 2.18
3 16.52 1.90 42.49 35.30 2.19
4 16.12 1.75 42.63 35.09 2.16
5 16.50 1.79 43.25 35.25 2.19
6 16.45 1.92 42.56 35.23 2.21
7 16.37 1.90 41.81 35.65 2.27
8 16.45 1.89 42.57 35.52 2.13
标准偏差(w/%) 0.126 0.0667 0.121 0.185 0.040
相对标准偏差/% 0.77 3.57 0.28 0.52 1.83
平均值 16.39 1.87 42.58 35.31 2.19
化学法 16.17 1.84 42.10 35.87 2.18
3 结论
ICP-AES法测定高碳铬铁渣中的Al2O3、CaO、Cr2O3、SiO2、MgO的方法准确度高、精密度好，解决了客户用化学法测定此类样品方法繁琐、耗时的缺陷。

Plasma 3000ICP-OES
双向观测全谱电感耦合等离子体光谱仪
Plasma 3000可广泛适用于冶金、地质、材料、环境、食品、医药、石油、化工、生物、水质等各领域的元素分析。
1、 中阶梯光栅与棱镜交叉色散结构，径向和轴向观测接口设计，具有强健的能力。
2、 垂直火炬，双向观测，冷锥消除尾焰，地降低自吸效应及电离干扰，从而获得更宽的动态线性范围和更低的背景，保证了准确的测量结果。
3、 高效稳定的自激式固态射频发生器，体积小巧，匹配速度快，确保仪器的高精度运行及优异的长期稳定性。
4、 高速面阵CCD采集技术，单次曝光获取全部谱线信息，真正实现“全谱直读”。
5、 功能强大的软件系统，简化分析方法的开发过程，为用户量身打造简洁、舒适的操作体验。
稳健高效的全固态光源
全固态射频发生器，体积小、效率高，全自动负载匹配，速度快、精度高，能适应各种复杂基体样品及挥发性**溶剂的测试，具有优异的长期稳定性。
冷锥消除尾焰技术，地降低自吸效应和电离干扰，从而获得更宽的动态线性范围和更低的背景，拓宽仪器范围，保证准确的测量结果。
垂直炬管的设计，具有更好的样品耐受性，减少了清洁需求，降低了备用炬管的消耗。
简洁的炬管安装定位设计，快速定位，精确的位置重现。
具有低功率待机模式，待机时降低输出功率，减小气体流量，仅维持等离子体运行，节约使用成本。
实时监控仪器运行参数，高性能CAN工业现场总线，**通讯高效可靠。
精密的光学系统
径向观测与轴向观测设计，适应复杂基体下亚ppm到高含量的元素测量。
中阶梯光栅与棱镜交叉色散结构，使用**纯CaF2棱镜，提高光路传输效率，保证了深紫外区的元素测量。
优化的光学设计，采用非球面光学元件，改善成像质量，提高光谱采集效率。
光室气体氛围保持、多点充气技术，缩短光室充气时间，提高紫外光谱灵敏度及稳定性，开机即可测量。
光室气路独立，可充氮气或氩气。
包围式立体控温系统，**光学系统长期稳定无漂移。
进样系统
仪器配备系列经过优化的进样系统，可用于**溶剂、高盐/复杂基体样品、含氢氟酸等样品的测试。
使用可拆卸式或一体式炬管，易于维护，转换快速，使用成本低。
垂直炬管避免高盐沉积，径向观测避免基体干扰，可以获得**高灵敏度和的重复性。
智能炬管自动可调校准技术，自动进行炬管位置优化。
智能蠕动泵和载气优化，一键调谐，保证测试条件的优化。
使用质量流量控制器控制冷却气、辅助气和载气的流量，流量连续可调，**测试性能长期稳定。
4通道12滚轮蠕动泵，泵速连续可调，确保样品导入稳定性。
器
大面积背照式CCD器, 全谱段响应，高紫外**化效率，抗饱和溢出，具有良好检出限，较宽的动态范围和较快的信号处理速度。
一次曝光，完成全谱光谱信号的采集读取，从而获得更为快速、准确的分析结果。
同类产品中靶面尺寸，**像素，单像素面积24μm X 24μm，三级半导体制冷,制冷温度-35℃，具有较低的噪声和更好的稳定性。
软件系统
人性化的界面设计，流畅易懂，简便易用，针对分析应用优化的软件系统，无须复杂的方法开发，即可快速开展分析操作。
多窗口多方法分析程序，可同时测量、编辑、查看不同的方法数据。
软件谱线库具有7万多条谱线库，智能提示潜在干扰元素，帮助用户合理选择分析谱线。
提供多样化的标准系列编辑模式，支持先测试后设置标准、“三明治”方法测试样品等多种曲线校准模式。
软件支持标准曲线法、标准加入法等分析方法，具有扣除空白、内标校正、干扰校正等多种数据处理方法。
轻松的观测方式设置，直观的测试结果显示，具有多种报表输出格式。

钢研纳克微波消解-ICP-AES法测定塑料中Pb、Hg、Cd、Cr
摘要： 研究采用微波消解法进行溶样、ICP-AES测定塑料中Pb、Hg、Cd和Cr含量的方法。选择了合适的分析谱线。结果表明，Pb、Hg、Cd、Cr的检出限分别为0.02mg/L、0.02mg/L、0.002mg/L、0.002mg/L,回收率为86%~107%。该方法适用于塑料中Pb、Hg、Cd和Cr含量的快速分析。
关键词：微波消解；ICP-AES;塑料；Pb；Hg；Cd；Cr
塑料已经广泛地应用到各行各业，与人们的生活息息相关。然而由于塑料的生产工艺等原因不可避免地使用了有害的重金属，其中的Pb、Hg、Cd、Cr等重金属的危害已引起了**的重视，欧盟已各种严厉的政策、法令来限制塑料中Pb和Cd的使用，如RoHS指令、包装指令、玩具指令等。因此, 许多出口产品中的塑料部件均需要进行Pb、Hg、Cd、Cr含量的测定。
相对于传统的湿式消解法和马弗炉高温灰化法, 微波消解作为一种较新的样品处理技术具有一系列的优点:1)加热快、升温高、消解能力强，大大缩短了溶样时间；2)消耗酸溶剂少，空白值低；3)避免了挥发损失和样品玷污，回收率高，提高了分析的准确度和精密度。
相对于传统仪器原子吸收法, ICP-AES以其检出限低，精密度好，动态范围宽，分析速度快等优点在塑料制品分析领域的应用已有报道 [1-6]。本文研究了使用国产单道扫描ICP光谱仪测定塑料中的Pb、Hg、Cd、Cr，结果令人满意。
1 实验部分
1.1 仪器及参数
Plasma1000单道扫描电感耦合等离子体光谱仪（钢研纳克技术有限公司）；高纯氩（纯度≥99.999%），光栅为3600条/mm。参数设置：功率1.15 Kw；冷却气流量18.0 L/min，辅助气流量0.8 L/min，载气流量0.2 L/min；蠕动泵泵速20 rpm；观测高度距功率圈上方12 mm；同轴玻璃气动雾化器，进口旋转雾室，三层同轴石英炬管，中心管2.0 mm。
EXCEL 全功能型微波化学工作平台(上海乞尧)。
1.2 试剂
硝酸，ρ≈1.42 g/ml,优级纯，北京化工厂；过氧化氢，ρ≈1.13g/ml,优级纯，北京化工厂；Pb、Hg、Cd、Cr的标准溶液质量浓度均为1000 µg/ml，国家钢铁材料测试中心；所用溶液用水均为二次去离子水。
1.3 样品处理
称取已粉碎的塑料试样0.1 g (精确至0.0001g) 于聚四氟乙烯微波消解罐中, 加入10 mL HNO3、2mL H2O2溶液, 按照设定的消解程序(如表1所示)进行微波消解, 为避免反应过于剧烈, 采用程序升温的方法进行消解。消解完毕后，转移定容至50 mL, 待测。随同做试样空白试验。
表1 样品微波消解程序
升温程序 压力/MPa 温度/℃ 保持时间/min
2 结果与讨论
2.1 分析谱线的选择
对于同一种元素， ICP-AES 可以有多条谱线进行，但是由于基体和其他元素的干扰，并不是所有的谱线都适用。进行光谱扫描后，根据样品中各待测元素的含量及谱线的干扰情况，选定灵敏度适宜、谱线周围背景低、且无其他元素明显干扰的谱线作为元素的分析线，结果见表2。
表2 各元素分析线
2.2 方法的检出限
以空白溶液测定10次的标准偏差的3倍所对应的浓度作为检出限。各元素的检出限见下表3。由表可见，各元素的检出限均较低，可以满足塑料产品的日常要求。
表3 元素的检出限
元素 Pb Hg Cd Cr
检出限/（mg/L） 0.02 0.02 0.002 0.002
2.3 实际样品的测定
对实际塑料样品按照本文方法进行分析，并将测定结果与相应的参考值进行比对，结果表明，各元素的测试结果与参考值基本一致。
表4 测定结果与参考值对比
样品 元素 测定结果w/% 参考值w/%
2.4加标回收试验
按照选定的ICP工作条件和微波消解程序, 在样品中分别加入Pb、Hg、Cd、Cr混标溶液进行加标回收试验, 回收试验结果列于表5。由表5可知, 待测元素Pb、Hg、Cd、Cr的加标回收率在86%~107%, 表明本方法准确可靠。
表5 方法的加标回收
元素 本底值 加标量 测定均值 回收率
/(mg /L) /(mg /L) /(mg /L) /%
3 结论
对塑料进行微波消解前处理, 采用高灵敏度的单道扫描型ICP- AES成功测定了其中Pb、Hg、Cd、Cr含量，此法简便、准确, 适用于塑料中Pb、Hg、Cd、Cr的快速测定。

Plasma2000测定铁基非晶材料中B、Cr、Mn、Nb、P
关键词：Plasma2000，ICP-OES，非晶材料，钢铁，全谱瞬态直读
非晶合金(俗称金属玻璃)是一种兼有液体和固体、金属和玻璃特征的金属合金材料，因而具有*特而优异的性能，如高强度、高韧性、高硬度、较高抗腐蚀以及软磁特性等，是一类较具发展前途的新型金属材料。常见的非晶有铁基非晶、钴基非晶、铁镍基非晶、钴镍基非晶及纳米非晶等。新型非晶合金是靠成分的调整来抑制晶态相的形成和长大，从而得到很强的非晶形成能力，准确测定非晶材料中的成分含量非常重要。本实验采用混酸溶样，使用钢研纳克生产的ICP-OES发射光谱仪准确测定了铁基非晶材料中的B、Cr、Mn、Nb、P等元素。
结论
Plasma 2000光谱仪对非晶材料中B、Cr、Mn、Nb、P等元素进行测定，稳定性较好，RSD%(n=11)在1.39%-1.86%之间，检出限在0.00035-0.0231%之间，回收率在95.0-100.0%之间，准确性好。Plasma 2000能够快速、准确、可靠的测定铁基非晶材料中B、Cr、Mn、Nb、P等元素。