电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定球化剂中镧、铈、钇

杨海娇 骆 坤 赵永莉

(共享装备股份有限公司 检测中心(宁夏先进铸造技术重点实验室),银川 750021)

前言

球化剂是为获得球状石墨铸铁而加入铁液内的某些金属或合金，是球墨铸铁中必不可少的铸造原辅材料。球化剂中有效的球化元素有Mg、稀土元素和Ca等，稀土能促进镁合金的球化效果(球化率和球的圆整度)，而球化剂中稀土元素的测定多是采用传统的化学分析方法，如球化剂中稀土总量采用EDTA滴定法、草酸盐称量法、偶氮氯膦Ⅲ光度法等[1-3]，这些方法操作复杂，检测周期长，且只能测定稀土总量，不能进行单元素测定。电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法具有灵敏度高、精密度好、检出限低、可进行多元素同时测定等优点，实际操作性强，数据准确可靠[4-5]。本文建立了ICP-AES法同时测定球化剂中主要稀土元素镧、铈、钇，是一种准确、快速、有效的方法。

1 试验部分

1.1 主要试剂

硝酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸均为优级纯，实验用水为超纯水。

镧、铈、钇标准储备溶液(1 000 μg/mL，购自国家标准物质研究中心)；

1.2 仪器及工作参数

仪器采用Optima 8000型电感耦合等离子体发射光谱仪(美国PE公司)。

ICP-AES测定条件见表1。

表1 ICP-AES工作参数

1.3 实验方法

称取0.1 g样品(精确至0.000 1 g)，置于200 mL聚四氟乙烯烧杯中，滴加少量水润湿后，加入10 mL硝酸，用塑料管小心滴加约5 mL氢氟酸，至激烈反应停止，加入5 mL盐酸，缓慢加热至试样溶解完全。加约8 mL高氯酸，200 ℃左右加热至冒高氯酸烟，用水冲洗杯壁，继续蒸发冒烟至近干，加20 mL盐酸(1+3)，溶解盐类，冷却至室温。将溶液移入500 mL容量瓶中，用水定容。

称取适量高纯铁(>99.98%)，随同试样做空白实验。

2 结果与讨论

2.1 非光谱干扰

引入无机酸可使溶液的吸入速率及谱线强度减弱，其中硝酸<盐酸<高氯酸<硫酸<磷酸。所以在实验中，硝酸、盐酸因其黏度小、表面张力小、雾化效率高可作为消除雾化去溶干扰的最佳选择。在溶样试样时，以硝酸、盐酸为主，避免采用硫酸、磷酸[6]。

由于铁基体的存在使得待测元素谱线背景强度增加，采用基体匹配的方法[7]来消除基体干扰。球化剂中铁基体的含量一般在40%～50%，在标准溶液中加入相应量的铁基体来绘制工作曲线以消除干扰。

2.2 光谱干扰及分析线的选择

通过对试样中镧、铈、钇元素的多条谱线、强度和共存元素干扰情况的分析，最终选择了检出限低、光谱干扰小或光谱干扰已被扣除的谱线作为最佳测定谱线。元素谱线干扰情况见表2。

2.3 校准曲线

分别称取0.05 g高纯铁(>99.98%)5份于250 mL聚四氟乙烯烧杯中，按照上述实验方法进行处理，溶解完毕后转移至容量瓶中，向容量瓶中加入一定量的La、Ce、Y标准溶液，定容后得到与样品溶液含有相同量铁基体的校准溶液系列，加入的标准溶液浓度见表3。

使用标准曲线法，以各待测元素质量分数为横坐标，测定的发射强度为纵坐标，拟合La、Ce、Y元素的校准曲线。

表3 待测元素标准曲线的溶液浓度

2.4 精密度实验

对同一个球化剂试样分别进行5次分析测定，对测定结果计算相对标准偏差RSD[8]，见表4，相对标准偏差为1.7%～8.6%(n=5)，结果可靠。

2.5 加标回收实验

为评估方法的准确性，对球化剂试样进行加标回收试验，试验结果见表5，加标回收率在97%～100%，说明此方法具有较高的准确度。

表4 精密度实验结果

表5 加标回收实验结果

3 结论

综上所述，电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法用于检测球化剂中La、Ce、Y元素含量的研究，加标回收率在97%～100%的可接受范围内，精密度实验取得了满意的结果，确定了该实验方法的可行性和结果的准确性。相比传统化学检测分析方法，应用ICP-AES法准确、快速地测定球化剂中的稀土元素，操作简单，大幅提高了工作效率，对球化剂的成分起到监控作用，对生产具有指导意义。