ICP－AES法测定优质锌中杂质元素

杨建兵

(韶关冶炼厂，广东韶关 512024)

随着现代工业科技的发展，金属锌在热镀锌、锌基合金、电池及药品保健等方面得到广泛的应用，韶关冶炼厂的优质锌在热镀锌和电池锌生产的应用也越来越多，对优质锌中杂质元素的分析也要求越来越高。按优质锌产品标准要求，需要对铝、铅、铁、镉、铜、锡杂质元素进行测定，以往的分析方法是用化学法和火焰原子吸收光谱法等联合测定，操作繁琐且耗时长。本文研究了用SPECTRO ARCOS型ICP－AES光谱仪测定优质锌中杂质元素的方法，具有检出限低、干扰少、精密度好、准确性高、快速测定等优点，满足了分析要求。

1 实验部分

1.1 仪 器

德国斯派克公司生产的SPECTRO ARCOS型电感耦合等离子发射光谱仪，水平型炬管，交叉型雾化器，双通道雾化室，分析软件系统为Smart Analyzer Vision Software。

氩气供给系统:液氩，体积分数≥99.999%。

1.2 试 剂

本试验所用水均为二次蒸馏水。

硝酸(优级纯，ρ=1.42 g/mL)。

锌粒(质量分数≥99.999%，杂质含量≤0.000 20%)。

铝、铅、铁、镉、铜、锡纯金属(质量分数≥99.99%)。

1.3 标准溶液

锌溶液(0.1 g/mL):称取50.000 0 g锌粒于1 000 mL烧杯中，盖上表皿，分次缓慢加入200 mL硝酸，低温溶解完全后，煮沸赶尽二氧化氮，冷却，移入500 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1 mL分别含0.1 g锌。

铝、铅、铁、镉、铜、锡标准贮备液(1 mg/mL):分别采用99.99%的纯金属按国家标准进行配制。

铝标准贮备液(10 μg/mL):移取铝标准贮备液(1 mg/mL)5 mL于500 mL容量瓶中，加入50 mL硝酸，用水稀释至刻度，混匀。

铅、铁、镉、铜、锡混合标准贮备液(10 μg/mL):分别移取铅、铁、镉、铜、锡标准贮备溶液(1 mg/mL)各5 mL于500 mL容量瓶中，加入50 mL硝酸，用水稀释至刻度，混匀。

混合标准系列溶液:按照表1所示各元素浓度，分别移取铝标准贮备液(10 μg/mL)、铅、铁、镉、铜、锡标准贮备液(10 μg/mL)相应的体积于1 000 mL容量瓶中，然后补加硝酸50.00 mL，加入100 mL锌溶液，用水稀释至刻度，混匀。

表1 混合标准系列溶液 μg/mL

1.4 实验方法

按照样品采集标准操作规程，在优质锌锭的不同位置用电钻完成样品的采集，保证样品不被污染，并剪成大小均匀的屑状试料。

称取1.00～1.02 g(精确至0.000 1 g)优质锌屑状样品于140 mL烧杯中，吹入15～20 mL水，加入8.00 mL硝酸，待样品溶解完全后，移入100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度并混匀，然后在选定的仪器条件下测定。

2 结果与讨论

2.1 仪器测量条件的选择

根据SPECTRO ARCOS型ICP－AES光谱仪仪器操作规程，对仪器的工作条件如高频发生器功率、冷却气流量、辅助气流量、雾化器流量等进行优化实验，根据分析结果的准确性、分析速度和测定结果的稳定性，得出的仪器最佳工作条件如表2所示。

表2 仪器测量最佳工作条件

2.2 元素分析谱线的选择

从SPECTRO ARCOS EOP型ICP光谱仪各元素推荐谱线库中，每个元素初选出数条强度大、干扰少的谱线备用。绘制工作曲线后，对标准溶液进行测定，比较各谱线的灵敏度和稳定性，选择线性好、灵敏度高、稳定性好、干扰少、谱线强度大的谱线作为分析谱线。各元素的分析谱线如表3所示。

表3 各元素的分析谱线 nm

2.3 酸度试验

硫酸密度大，粘度较强，故在ICP光谱仪中一般不使用硫酸来溶解试样，而对比盐酸和硝酸，硝酸溶解样品更简单快速，所以在本方法中选择硝酸溶解试样。

通过试验发现，酸度对高浓度铝的分析结果影响较大，呈现负相关的关系，而在优质锌中铝的含量一般≤0.000 4%，其余元素影响较小，所以测试样品溶液和混合标准系列溶液中硝酸浓度都为5%，通过匹配来消除酸度对分析结果的影响。

2.4 锌基体干扰试验

改变试验溶液中锌基体的浓度，然后对各被测元素进行测定。试验表明，锌基体浓度的变化对各被测元素分析线发射强度都存在不同的影响，但锌基体浓度在5 mg/mL以上时，各被测元素分析线的发射强度变化不是很大。本方法采用试样溶液与混合标准系列溶液的锌基体都为10 mg/mL，通过锌基体的匹配来消除干扰。

2.5 共存元素干扰试验

在确定被测元素的分析谱线时，选取的谱线波长、峰位都不重叠，所以各被测元素相互间不影响测定，而在锌基体浓度、酸度匹配的条件下，通过测定相同浓度的各元素的单标溶液与混合标准溶液，各元素所在的分析线发射强度基本相同，所以在本方法测定过程中没有共存元素干扰。

2.6 工作曲线

在选定的仪器工作条件下，依次测定相应的铝、铅、铁、镉、铜、锡混合标准系列溶液，计算机自动绘制工作曲线，各元素工作曲线相关系数如表4所示，从表4可看出本方法的线性相关良好。

表4 工作曲线相关系数

工作曲线为持久曲线法，绘制好后，以后日常生产分析时只需用混合标准系列溶液中高低两个点对工作曲线进行标准化，再对其中一点标准溶液进行测定，然后就可进行样品分析。

2.7 被测元素的检出限

对锌基体浓度为0.01 g/mL、酸度为5%的空白溶液进行连续11次测定，取测定结果标准偏差的3倍作为检出限，结果如表5所示。

表5 各元素检出限 μg/mL

2.8 精密度与准确性

铝元素用标准加入法，铅、铁、镉、铜、锡元素用锌光谱分析标样BYG0503配制成样品溶液，按试验方法测定结果如表6所示。

在锌基体浓度为0.01 g/mL、酸度为5%的溶液加入被测各元素的纯金属，进行加标回收，测定结果如表7所示。

表6 精密度与准确性 %

表7 精密度与准确性

从表7结果可以看出本方法的精密度好，准确性高。

3 样品分析

按实验方法进行样品处理，制备好样品溶液。在绘制好的工作曲线中，用混合标准系列溶液中高低两个点对工作曲线进行标准化，再对其中一点标准溶液进行测定，然后就可进行样品分析，测定样品液，计算机自动给出各元素分析结果。

4 结语

从以上试验结果可以看出，ICP－AES法测定优质锌中杂质元素的方法，具有操作简单、快速的特点，精密度好、准确性高，十分适用于优质锌杂质元素的日常分析。

［1］ GB/T 12689－2004，锌及锌合金化学分析方法 铅、镉、铁、铜、锡、铝、砷、锑、镁、镧、铈量的测定电感耦合等离子体发射光谱法［S］.