ICP-AES法测定高纯氧化镧中稀土杂质的不确定度评定

吴 希 刘道斌 李 平 蒋小岗

(1.国家钨与稀土产品质量监督检验中心，赣州 341000；2.江西理工大学，赣州 341000；3.国家家具产品质量监督检验中心，赣州 341000)

ICP-AES法测定高纯氧化镧中稀土杂质的不确定度评定

吴 希1,2刘道斌2,3李 平1蒋小岗1

(1.国家钨与稀土产品质量监督检验中心，赣州 341000；2.江西理工大学，赣州 341000；3.国家家具产品质量监督检验中心，赣州 341000)

以高纯氧化镧为示例，评定了GB/T18115.1—2006中ICP-AES法测定高纯氧化镧中稀土杂质的不确定度。分析并计算了测量重复性、校准曲线线性拟合、标准溶液配制、样品称量、试液定容及换算系数引入的不确定度分量。结果表明：各稀土杂质测量重复性分量所占权重为41.38～72.46%，校准曲线分量所占权重为26.88～58.29%，其余分量均小于1%；且扩展不确定度均在0.0002%～0.0003%之间。本文进行的不确定度评定符合实际，有较好的应用价值，也可为GB/T18115系列标准中其它高纯稀土产品中稀土杂质测定的不确定度评定提供参考。

不确定度 稀土杂质 高纯氧化镧 ICP-AES

1 前言

众所周知，ICP-AES可同时测定多种元素，具有快速、准确的优点，GB/T18115.1—2006规定了ICP-AES法测定镧中稀土杂质[1]。目前，评定ICP-AES测定高纯物质中杂质不确定的文献还不多见[2-3]，只有有少量文献评定测定稀土元素及稀土总量的不确定度[4-10]，也未见评定ICP-AES法测定高纯稀土产品中稀土杂质的不确定度方面的文献。

本文根据检测分析方法标准，以测定高纯氧化镧中稀土杂质为例，评定ICP-AES法的不确定度，给出结果表示。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

美国安捷伦公司725型电感耦合等离子体发射光谱仪；Sartorius电子天平(误差为±0.1mg，感量为0.1mg)；盐酸(优级纯)；硝酸(优级纯)；过氧化氢(30%优级纯)；高纯氧化镧(5N)；氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铒、氧化铥、氧化镱、氧化镥、氧化钇(4N)；超纯水。

2.2 方法描述

称取0.500g高纯氧化镧样品2份，分别加入10mL水、加入10mL盐酸(1+1)，低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入50mL容量瓶中用超纯水稀释至刻度，混匀，待用。将分析试液与标准系列同时进行氩等离子体光谱测定。通过校准曲线计算，结果见表1

表1 样品测量结果 %

3 不确定度的评定

3.1 数学模型的建立

数学模型：

式中，L：各元素单质与其氧化物的换算系数，计算氧化物含量时，L=1；ρ：待测元素的质量浓度，μg/mL；V：分析试液体积，mL；m：试料的质量，g。

3.2 不确定度来源的识别及评定

产生不确定的因素通常包括环境设施、分析方法、人员、检测仪器、标准曲线等，本文主要使用A类不确定度的评定，用统计分析方法获得实验标准偏差，即测量重复性引入的不确定度；主要从称样量、标准曲线、容量瓶等方面引入的不确定进行分析，计算合成标准不确定度和扩展不确定度。

3.2.1 测量重复性引入的标准不确定度，u(s)

表2 测量重复性标准不确定度 %

3.2.2 校准曲线的不确定度u(ρ)

3.2.2.1 稀土标准溶液配制不确定度的评定u(ρ′)

3.2.2.2 校准曲线线性拟合不确定度的评定，u(ρ″)

用最小二乘法拟合线性回归方程，计算回归方程式I=a+bρ中a和b。由于篇幅的关系，本文仅列出计算公式及计算结果。计算公式如下：

urel(ρ″)=u(ρ″)/ρ″

3.2.2.3 移取标准溶液体积不确定度的评定，u(ρ‴)

分度吸量管的重复性不确定度及所用容量瓶的标准不确定度已包括在校准曲线线性拟合的不确定度中，不再评定。移取标准溶液的温度与标准溶液配制的温度相同，不考虑其不确定度。

3.2.2.4 仪器稳定性不确定度的评定u(δ)

仪器稳定性不确定度已包含在测量重复性中，不再评定。

3.2.2.5urel(ρ)的计算

表3 urel(ρ2)计算结果 μg/mL，%

续表3

3.2.3 样品质量称量不确定度的评定u(m)

3.2.4 试液总体积的不确定度u(V)

urel(V)=0.020/50=4.0×10-4mL

3.2.5 换算系数L的不确定度u(L)

3.3 合成标准不确定度、扩展不确定度及结果表示

各分量不相关，计算公式如下：

uc(ω)=ω×ucrel(ω)

取95%的置信水平，包含因子k=2,即：U(ω)=uc(ω)×2。计算结果及结果表示见表5。

表4 urel(L)的结果

表5 合成标准不确定度、扩展不确定度及结果表示 %

4 讨论

本文用作示例的样品为高纯氧化镧，故最终为考虑换算系数计算引入的不确定度。如测定金属镧，则需计算换算系数计算引入的不确定度，但在总的不确定权重中也小于1%。

根据上文，可得出ICP-AES测定高纯氧化镧中稀土杂质方法：①各稀土杂质测量重复性的相对标准不确定度所占权重为41.38～72.46%；②校准曲线的相对标准不确定度所占权重为26.88～58.29%，其中所占权重最大的为校准曲线线性拟合的相对标准不确定度，其次为标准溶液移取的相对标准不确定度；③样品质量称量及试液定容的相对标准不确定度均小于1%；④取95%的置信水平，包含因子k=2，扩展不确定度均在0.0002%～0.0003%之间。

综上所述，本文对ICP-AES法测定镧中稀土杂质进行的不确定度评定符合实际，有较好的应用价值，也可为GB/T18115系列标准中其它高纯稀土产品中稀土杂质测定的不确定度评定提供参考。

[1] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T 1811.5.1-2006,稀土金属及其氧化物中稀土杂质化学分析方法 镧中铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥和钇量的测定[S],北京：中国标准出版社,2006:1-13.

[2] 张殿凯,张卓,臧慕文,童坚.ICP-AES测定钛合金中铝、钼和锆的不确定度评定[J].光谱实验室,2011,28(2):526-530.

[3] 叶丽芳，等.ICP-AES法测定不锈钢中高含量Mn、Cr、Ni、Cu、Mo的不确定度评定[J].金属材料与冶金工程,2012,40(3):47-51.

[4] 吴葆存,王烨，等.电感耦合等离子体光谱法测定农业地质调查土壤样品中铈的不确定度评定[J].岩矿测试,2006,25(4):365-368.

[5] 韩家才,韦航，等.茶叶中稀土氧化物总量的测量不确定度评估[J].安徽农业科学,2011,39(3):1436-1438.

[6] 李安,李海燕，等.电感耦合等离子体-质谱法测定茶叶中稀土元素及其不确定度的评定[J].分析仪器,2008,(2):45-48.

[7] 旭仁花,康菁，等.EDTA滴定法测定氧化镧中稀土总量结果的不确定度评定[J].冶金分析,2009,29(12):78-81.

[8] 他德洪,孔涛.草酸盐重量法测定铝合金中稀土总含量的不确定度评定[J].现代测量与实验室管理,2015,(01):34-36.

[9] 王冠,曾英,杜谷,刘书生,杨波.土壤样品中稀土元素的高分辨电感耦合等离子质谱分析及其不确定度的评定探讨[J].沉积与特提斯地质,2009,29(04):100-104.

[10] 姚强,王燕，等.X射线荧光光谱法测定稀土镁合金中La的不确定度评定[J].计量与测试技术,2013,40(1):56-57.

信息简讯

首台国产Zeta电位分析仪由丹东百特和华南师大联合研制成功

BT-Zeta100型Zeta电位分析仪是基于电泳光散射(ELS)原理测量纳米颗粒材料Zeta电位的，它不仅能测量纳米颗粒的Zeta电位，同时具有测量纳米粒度分布和分子量功能，是一个集粒度、分子量和Zeta电位于一体的高端纳米颗粒分析仪器，能充分满足纳米材料主要物理性能分析，同时符合多项ISO国际标准。

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Uncertainty evaluation in determination of rare earth in high-purity lanthanum oxide by ICP-AES.

Wu Xi1,2, Liu Daobin2,3, Li Ping1, Jiang Xiaogang1

(1.China Center for Quality Supervision and Inspection of Tungsten and Rare-Earth, Ganzhou 341000, China;2.Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000, China; 3.China Center for Quality Supervision and Inspection of Furniture, Ganzhou 341000, China)

Using high-purity lanthanum oxide as an example, the uncertainty of determination of rare earth impurities in high-purity lanthanum by ICP-AES method in GB/T18115.1-2006 was evaluated . The uncertainty components of the repetition of determination, the calibration curve fitting, the preparation of standard solution, the sample weighing ,the constant volume and the conversion factor were analyzed and evaluated. The results show that the repetition of determination component is 41.38%-72.46%, the calibration curve component is 26.88%-58.29%, the other components are less than 1%, and the expanded uncertainty is 0.0002%-0.0003%.The result of uncertainty evaluation in this paper is consistent with the practical application, and it has a good application value. It can also provide reference for uncertainty evaluation in the determination of other high purity rare earth products in the GB/T18115 series.

uncertainty;impurities in rare earth; lanthanum;ICP-AES

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.04.021

2016-08-21

吴希,女,1987年出生,主要从事稀土产品,稀土材料分析检测,江西省稀土地方标准化研究,CNAS实验室认可评审员,E-mail:wuxi_jane@163.com。

中科院重点部署项目"新型超微量免疫检测仪及配套试剂"(KFZD-SW-204)；科技部重点专项"常见单基因病及基因组病无创产前筛查及诊断技术平台研发及规范化应用体系建立"(2016YFC1000701)