电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定硫磺中的铅、铜、铁、镍、钙

吕新明 向 欢 王 东 马 玲

(1 阿拉山口出入境检验检疫局，新疆 阿拉山口 833418；2 石河子大学 化学化工学院，新疆 石河子 832003)

前言

硫磺来自于硫铁矿、冶金工业的副产品以及石油和天然气的回收，是重要的工业原料[1]。食品级硫磺用于食品的漂白、防腐、杀螨和杀菌、杀虫，工业级硫磺用于塑胶、乳胶、造纸，医药精细化工、工业陶瓷、建材制品辅助材料等工业部门；也用于制造农药、爆竹，硫磺粉用作橡胶的硫化剂、防治白粉病。医学研究已证明，硫磺本身和硫磺中所含有害元素对人体有极大的伤害。硫磺的国家标准检测方法主要是测定砷和铁，有研究人员研究硫磺中汞、硒、铋、碲[1-3]元素，铁含量有微波消解-原子吸收光谱法、分光光度法、ICP-AES法等[4]，无硫磺中钙、镍、铜元素的测定方法。因此，研究了ICP-AES法快速同时检测铅、钙、铜、镍、铁元素含量的方法。

电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法具有工作温度高，对大多数元素都有很高的分析灵敏度，且干扰少、线性范围宽并能连续测定多种元素等优点[5-7]。对此，本研究提出了ICP-AES法快速同时检测Pb、Cu、Fe、Ni、Ca 5种元素含量的方法。该方法的研究成功不仅方法精密度和测量范围可以获得和化学分析方法一样的要求。同时，克服了国家标准方法步骤繁琐、工作量大、耗时长等缺点。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

ICAP6300电感耦合等离子体原子发射光谱仪(美国热电公司)，分析天平，马弗炉，瓷坩埚。

硝酸(优级纯)，盐酸(优级纯)，铅(GSB04-1742-2004)、铜(GSB04-1725-2004)、镍(GSB04-1740-2004)元素的有证单标准溶液(国家有色金属及电子材料分析测试中心)，铁(GSB G62020-90(2601))、钙(GSB G62012-90(2001))元素的有证单标准溶液(国家钢铁材料测试中心)。

1.2 实验方法

称取20 g(精确至0.001 g)试样，置于50 mL瓷坩埚中，放在电子万用炉上，在通风厨内，加热待硫磺燃烧至尽，冷却至常温，加瓷坩埚盖，放入马弗炉中在600 ℃下灼烧30 min，取出冷却，向其中加入12 mL硝酸和15 mL超纯水以及2 mL盐酸，放在电子万用炉上慢慢加热至残渣溶解完全，冷却后，移入100 mL的容量瓶中用超纯水定容至刻度线，摇匀，待测。

1.3 校准曲线

用有证单标准溶液配制标准曲线浓度，浓度列表参考表1。

表1 标准曲线配制浓度

2 结果与讨论

2.1 仪器工作参数的选择

通过用正交实验对5种元素发射光谱强度测定结果进行分析，在各元素的等离子发射强度基本在最大的位置，对硫磺测定元素的综合考虑，确定测定条件为：分析泵速50 r/min，功率1 150 W，雾化器气体流量0.5 L/min，垂直观测高度12 mm，积分时间30 s。

2.2 分析线选择

通过对各元素分析线强度和准确性测定，最终确定分析线(推荐)Pb 216.9 nm、Cu 224.7 nm、Ni 231.6 nm、Fe 238.2 nm、Ca 422.6 nm。

2.3 方法检出限

按仪器的最佳实验条件，在测定元素所选的波长处，测定标准溶液待测元素的系列强度，绘制标准曲线，仪器软件自动拟合曲线，计算出曲线的线性相关系数，见表2。

检出限按仪器的最佳实验条件，对校准空白连续测定11次，以测定结果的3倍标准偏差所对应的浓度值为计算方法的检出限，见表2。

表2 方法的检出限

标准曲线的相关性达到0.996 58，方法的检出限在0.004 6～0.012 μg/mL。

2.4 方法的准确度实验

为了验证方法的准确度，实验室对不同元素加入标准物质，加入标准值的浓度按照样品中各元素浓度的0.5倍、1倍、1.5倍，测定加标后样品的浓度，并计算加标回收率，结果见表3。

表3 样品加标回收率测定

由表3结果表明所测的5种元素加标回收率在85.3%～112%，均在误差范围之内，结果满意。

2.5 方法的精密度实验

实验室采集各种元素不同浓度的2个样品，按照实验方法进行处理后，对样品进行10次测定，通过计算相对标准偏差，验证方法的重复性，结果见表4。

表4 样品重复性验证

实验表明，相对标准偏差(RSD)为1.9%～9.8%，方法的重现性较好，达到低含量元素的分析要求。

3 结论

采用燃烧硫磺后用硝酸和盐酸溶解残渣，消除了基体干扰，再用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铅、铜、镍、铁、钙5种元素，具有方法简单、效率高(5种元素同时测定)，方法检出限低(最低检出限达到0.004 6 μg/mL)，检测周期短及方法应用广等优点。

该方法的建立填补了国内关于硫磺检测的空白，解决了硫磺中铜、镍、钙3种元素无相关的检测方法的难题，为相关行业和技术人员进行相关的研究奠定了基础。