ICP-MS测定无汞锌粉中砷、锑的量

余灿辉，罗永锋，聂正才

(湖南水口山有色金属集团有限公司，湖南衡阳 421513)

ICP-MS测定无汞锌粉中砷、锑的量

余灿辉，罗永锋，聂正才

(湖南水口山有色金属集团有限公司，湖南衡阳 421513)

文章讨论了电感耦合等离子体质谱仪测定无汞锌粉中砷和锑的含量，试验对影响ICP-MS分析可靠性的各种因素进行了考察，研究了试样基体及酸度对被测元素强度的影响，优选了适宜的仪器测定参数，通过正确选择测定方法和加入内标的测定方法消除基体及共存元素的影响。经对大量样品的分析表明，该法简便快速，满足分析测试的要求，将检测限降低到0.4 ppb。

ICP-MS;无汞锌粉;砷;锑

国家行政部门发布相关规定，从2005年1月起取缔国内含汞电池生产，2006年1月起禁止经营含汞电池。无汞锌粉主要用于锌锰碱性电池，是锌深度加工产品，已广泛应用于电池生产行业，无汞电池的开发带动了无汞锌粉市场的迅速发展。无汞锌粉产品要求检测的元素多、成分要求严，采用ICPAES分析方法，可以满足大部分元素的测定要求，但由于近期对无汞锌粉中As、Sb的要求从＜100 ppm更新到＜100 ppb。为了能更精确的检测出无汞锌粉中As、Sb的含量，本文介绍了利用电感耦合等离子体质谱法测定样品中As、Sb元素的分析方法。质谱是一个质量筛选器，通过选择不同质核比(m/z)的离子通过并到达检测器，来检测某个离子的强度，进而分析计算出某种元素的强度，直接测定无汞锌粉中的As、Sb元素含量。该方法具有检出限低、线性范围宽、精密度好、基体干扰小、可多元素同时测定、分析速度快等特点，且可通过采取合适的模式和加入内标的方法消除干扰，在弱酸性条件下，采用标准曲线法，对砷、锑同时进行测定。该方法检测范围在0.04～100 ppb。

1 试验部分

1.1 试验原理

锌粉在弱酸性条件下溶解完全，采用标准曲线法，使用ICP-MS测定其中微量的砷、锑含量。

1.2 主要仪器和试剂

主要仪器和试剂如下:

(1)赛默飞世尔公司生产的iCAP Q型电感耦合等离子体质谱仪;

(2)高纯锌粉(含Zn99.9999%以上);

(3)高纯铟粒(含In99.999%以上);

(4)硝酸(电子纯);

(5)氢氧化钠(GR);

(6)酒石酸(GR);

(7)砷标准贮存溶液:称取0.1321 g三氧化二砷(≥99.9999%)，置于150mL烧杯中，加入10mL10%的氢氧化钠溶液，盖上表面皿，低温溶解，加10mL硝酸酸化，冷却，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，此溶液1mL含1mg砷;

(8)锑标准贮存溶液:称取0.1000 g金属锑(≥99.99%)，置于150mL烧杯中，吹水10mL，加入10mL硝酸和10mL30 g/L的酒石酸，盖上表面皿，加热溶解，冷却，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，此溶液1mL含1mg锑;

(9)砷、锑混合标准溶液1:分别移取1mL标准贮存溶液于100mL容量瓶中，加入5mL硝酸，用水稀释至刻度，混匀，此溶液1mL含10 μg砷和锑;

(10)砷、锑混合标准溶液2:移取1mL砷、锑混合标准溶液1于100mL容量瓶中，加入5mL硝酸，用水稀释至刻度，混匀，此溶液1mL含100 ng砷和锑;

(11)砷、锑工作标准溶液:分别移取0、1.0、5.0、20.0mL砷、锑混合标准溶液2于一组100mL容量瓶中，加入5mL硝酸，用水稀释至刻度，混匀。此标准溶液砷锑浓度为0、1.0、5.0、20.0 ng/mL;

(12)试验用水均为超纯水。

1.3 分析步骤

称取1.0000 g试样于150mL烧杯中，吹水10mL，加入5mL硝酸，盖上表面皿，待反应平稳时再加热溶解完全。取下冷却，用水吹洗表面皿及杯壁，移入100mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。

在ICP-MS上采用设定好的测量模式和方法测得砷、锑工作标准溶液(1.2.11)的标准值，采用标准曲线法，测定样品中砷、锑含量。

2 结果与讨论

2.1 仪器的最佳测定条件

由于质谱仪是通过选择不同质核比(m/z)的离子通过并到达检测器，来检测某个离子的强度，进而分析计算出某种元素的含量，所以选定待测元素是软件提供的最好的丰度值。在测定模式上对STD模式和KED模式进行了对比，发现两种模式下结果都比较稳定，最后选择了STD模式。

2.2 样品溶解方式和酸度的选择

样品可采用盐酸加过氧化氢、硝酸等无机酸溶解，若溶样过程引入盐酸，在加热时砷、锑等元素易挥发损失，经试验，采用硝酸可很好地溶解样品。在试样溶解过程中加入不同体积的硝酸，测得的As、Sb结果见表1。

表1 加入不同体积的硝酸测得的As、Sb结果ng/mL

从表1可以看出，溶液中5%和10%的硝酸对结果影响不大，但考虑减少酸对锥的腐蚀作用，尽可能保持试样溶液与标准溶液介质基本一致，选取5%的酸度作为最佳溶液测定环境。

2.3 基体和共存离子的干扰

无汞锌粉中锌基体的含量在99%以上，其余主元素为铋、铟、铅等，其含量均在0.1%以下。通过参考标准《GB/T12689—2004锌及锌合金化学分析方法》和《ICP-AES法测定无汞锌粉中砷锑铬镉铜铁镍铝含量》，锌基体的影响可以忽略不计。在样品溶液中加入无汞锌粉中可能存在的Cr、Cd、Cu、Fe、Ni、Al杂质元素，结果显示共存离子对测定无影响。共存离子试验结果见表2。

表2 共存离子对测定结果的影响ng/mL

3 方法的准确度和精密度

3.1 考察回收率

选用试样1、3和5进行了回收率试验，加入As、Sb的标准溶液，试验结果见表3。

表3 回收率试验结果

3.2 考察精密度

按分析步骤，对多个样品进行了7次测定，考察其结果的精密度，试验数据见表4。

由表4试验结果看该方法精密度和准确度均满足检测的要求。

4 结论

通过试验结果可以看出，采用ICP-MS可精确、快速地测定锌粉中微量的砷、锑含量。该方法试剂要求简单，可以大批量，多元素同时测定，砷、锑的相互干扰小。对高纯锌粉的杂质含量起到了监督作用，不仅可以指导生产还成为产品质量的保证。

表4 精密度考察结果

［1］向德磊.ICP-AES法测定无汞锌粉中砷锑铬镉铜铁镍铝含量［J］.湖南有色金属，2005，21(3).

ICP-MS determination of arsenic and antimony in the mercury-free zinc powder

YU Can-hui，LUO Yong-feng，NIE Zheng-cai

This paper discussed the content determination of arsenic and antimony in the mercury-free zinc powder by inductively coupled plasma mass spectrometer.The test investigated effects of various factors on ICP-MS reliability and the effect of matrix and acidity on the measured element strength，and optimized properly instrument determine parameters.By selecting correct determination method and adding internal labels，the effect of matrix and coexisting elements were eliminated.The analysis of a large number of samples showed that the method is simple and rapid，and can meet the requirements of analysis and determination，and the detection limit of the method is reduced to0.4ppb.

ICP-MS;mercury-free zinc powder;arsenic;antimony

TF03+1

B

1672-6103(2016)06-0072-03

余灿辉(1978—)，女，湖南宁乡人，本科，工程师，从事化学分析工作。

2016-10-13