AAS法测定纯铪中痕量元素钠

任 慧 孙建新

（1.中航工业北京航空材料研究院 航空材料检测与评价北京市重点实验室，北京100095；2.中航（试金石）检测科技有限公司，北京100095）

随着国防工业的发展，新材料不断推出，各种性能优异材料对其成分的要求愈加严格，纯金属中杂质元素的含量对材料性能的影响至关重要。文献调研发现，没有关于原子吸收光谱法测量纯铪中痕量钠的方法报道。

本实验采用火焰原子吸收光谱法（AAS）对纯铪中痕量元素钠进行测量，AAS法具有低的特征浓度和良好的检测能力，是测量痕量钠含量的最佳技术手段之一［1－3］，也是一种分析准确度高、操作简便、分析周期短、效率高的分析方法，在钢铁［4］、铝合金［5，6］、镁合金［7］等合金中已得到广泛应用。但经过查阅文献，测定纯铪中痕量钠的报道并未见到。

本工作优化了钠的AAS法测量条件，研究了电离抑制剂的选择及用量，溶解酸用量影响试验，基体影响试验。样品分析结果表明，AAS法准确可靠，简便快速，能满足纯铪中对痕量元素钠进行质控的要求。

1 实验部分

1.1 仪器

美国PE公司Aanalyst100型原子吸收光谱仪。原子吸收光谱仪最佳测量条件见表1。使用钠空心阴极灯和纯度为99.5%以上的乙炔。

表1 原子吸收光谱仪工作条件

1.2 试剂

盐酸、硝酸为MOS级，氢氟酸为优级纯。

氯化铯溶液：ρ（Cs）≈10mg／mL，光谱纯。

Na标准溶液A：0.10mg／mL。

Na标准溶液B：2μg／mL。

纯Hf（99.99%）。

实验所用水均为超纯水。

1.3 样品制备

称取0.2000g纯Hf（99.99%）样品于150mL聚四氟乙烯烧杯中，加入5mLHCl、2mL HNO3和5滴HF，低温加热溶解，溶解完全后，转移入25mL塑料容量瓶中，加入5mL Na标准溶液B和2mL氯化铯溶液，以水定容。在原子吸收光谱仪上，在Na 589.0nm波长处，按表1工作条件，在空气—乙炔贫燃火焰下采用原子吸收光谱法测量上述溶液中Na的吸光度。

2 结果与讨论

2.1 测试条件的选择

选择Na分析线为589.0nm、589.6nm。

2.1.1 灯电流对Na吸收的影响

按1.3制备溶液，按表1的条件只改变灯电流的大小，测量Na的吸光度。扣除试剂空白后，试液的吸光度随灯电流变化的曲线见图1。

图1 灯电流对Na（10μg）吸收的影响

结果表明，在试验范围内，灯电流对Na吸光度有显著影响，随着灯电流增大吸光度降低，本研究课题使用的钠空心阴极灯为有色金属研究院生产，该厂家在说明书上推荐的是5～20mA；因此本法选定测量Na的灯电流为5mA。

2.1.3 乙炔流量对Na吸收的影响

笔者在这方面也做了许多尝试，比如作品《水墨徽语》，以江南水乡民居的整体村落为原型来设计。一直以来徽派建筑被看作是江南的一个符号，它与传统水墨神似，青瓦白墙，高低参差，大小错落，静沐于江南烟雨中，整体意境唯美和谐，同时有着强烈的节奏感、韵律感、秩序感。此外，笔者在白墙中融入水墨元素，使古典之意境更加深厚。

按1.3制备溶液，按表1的条件只改变乙炔流量的大小，测量Na的吸光度，试液的吸光度随乙炔流量变化的曲线见图2。

图2 乙炔流量对Na吸收的影响（Na 10μg）

结果表明，在试验范围内，乙炔流量对Na吸光度有显著影响，随着乙炔流量增大吸光度也增大，因此本法选定乙炔流量为2.5L／min。综合上述，试验优选原子吸收光谱法测量Na的条件见表1。

2.2 电离抑制剂的选择

电离效应是原子吸收光谱法测定碱金属元素的一类主要干扰。根据电离干扰消除理论，选择CsCl和La2O3作为电离抑制剂进行试验，按实验方法配制溶液，电离抑制分别加入含铯20mg／mL的氯化铯溶液2.5mL，含镧10mg／mL的氯化镧溶液2.5mL测量样品溶液中的Na，结果见表2。测量结果表明，CsCl可消除Na测量的电离干扰，并且效果显著；而La2O3对消除Na测量的电离干扰略有帮助，但效果不如CsCl明显。因此，选择CsCl作为本方法的电离抑制剂，同时改善测量灵敏度。

表2 电离抑制剂对Na吸收的影响

比较不同量CsCl溶液（0.5～2.5mL）对样品溶液中Na吸收的影响，结果见表3。

表3 不同量CsCl溶液（0.5～2.5mL）对Na吸收的影响

根据表3结果，实验选择2mL含铯20mg／mL的CsCl溶液作为电离抑制剂。

2.3 溶解酸及其用量对试验的影响

纯铪样品的溶解通常采用盐酸＋硝酸＋氢氟酸作为溶解酸，实验进行了不同量酸对Na的影响试验。按照1.3样品制备溶解样品，在盐酸用量影响试验中，在溶液中加入盐酸（5～8mL），试验结果见表4；在硝酸用量影响试验中，在溶液中加入硝酸（2～6mL），试验结果见表5；在氢氟酸用量影响试验中，在溶液中加入氢氟酸（5～8滴），试验结果见表6。

表4 不同量盐酸（5～8mL）对Na吸收的影响

表4结果表明，随着盐酸用量的增大Na的吸 光度随着降低，因此选择5mL盐酸溶解样品。

表5 不同量硝酸（2～8mL）对Na吸收的影响

表6 不同量氢氟酸（5～8滴）对Na吸收的影响

表6结果表明，氢氟酸用量（5～8滴）对Na的吸光度无太大影响，因此选择5滴氢氟酸溶解样品。

2.4 基体影响试验

按实验方法配制一系列试验溶液，但分别加入不同Hf量（20mg～200mg），进行基体影响试验，结果表明，Hf对Na的吸收有抑制作用，随着Hf量的增加，Na的吸光度减少（图3），因此，基体Hf的影响可通过工作曲线匹配来消除干扰。

图3原子吸收光谱法测定钠时基体Hf的影响曲线

2.5 标准加入法

称取0.2000g纯Hf（99.99%）样品于150mL聚四氟乙烯烧杯中，加入5mLHCl、2mL HNO3和5滴HF，低温加热溶解，溶解完全后，转移入25mL塑料容量瓶中，依次加入0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mLNa标准溶液和2mL氯化铯溶液，以水稀释至刻度，摇匀。按表1测量条件，分别测量Na的吸光度，绘制标准加入工作曲线，查得Na含量。

带试剂空白，与试样平行操作，并制备试剂的标准加入系列溶液，测量Na的吸光度，绘制标准加入曲线，查得Na含量。以试样溶液标准加入法测得的Na含量减去试剂溶液标准加入法测得的Na含量作为原子吸收光谱法测得的样品中Na含量。

2.6 样品分析

实验样品分析结果见表7，结果表明，方法的精密度、准确度满足能分析要求。

表7 原子吸收光谱法测定样品中Na的分析结果 %

2.7 方法的检出限

按照IUPAC的规定，对空白试样进行连续10次测量，检出限为0.0041μg／mL。

3 结论

本课题采用AAS法测定纯铪中痕量元素Na，测定范围为0.001%～0.005%。测量Na的相对标准偏差不大于5.18%，回收率为94.4%～119.0%，方法检出限为0.0041μg／mL。样品分析结果表明，研究建立的测定纯铪中痕量元素Na的AAS法准确可靠，简便快速，可以满足科研生产的要求。Na是易污染元素，在分析过程中必须严格控制操作条件，避免污染，降低空白。

［1］邓勃.应用原子吸收与原子荧光光谱分析［M］.北京：化学工业出版社，2003：113－114.

［2］Welz.Atomic Absorption Spectroscopy［M］.New York：Verlay Chemic，1976：286－287.

［3］Price W J.Sepectroslopy Analysis by Atomic Absorption［M］.London：heyden ＆Son Ltd，1979：71－73.

［4］ISO 4940－85.

［5］ISO 3981－81.

［6］ASTM E34－85.

［7］HB 5219.11－1998.