原子发射光谱法测定草酸稀土沉淀中的钕含量

＊邓志伟 张守华 张友亮

（1.安泰科技股份有限公司 北京 100083 2.安泰爱科科技有限公司 山东 255022）

前言

钕铁硼永磁材料作为目前磁性最强的材料，被广泛应用于电子、电力机械、医疗器械、玩具、包装、五金机械、航天航空等领域[2]。其制备过程通过粉末冶金工艺，属多孔材料，耐蚀性较差；电镀作为提高钕铁硼永磁材料耐蚀性的一个有效解决途径，已被广泛应用于钕铁硼表面处理工艺[3]。在电镀前处理过程中，酸洗废液含6～9g/L的稀土金属离子被一同排放至污水处理站，不仅增加了污水处理压力和成本，而且浪费了昂贵、稀缺的稀土资源。

针对这一现状，回收钕铁硼电镀酸洗废液中的稀土元素已是本行业的常态化。本文通过电感耦合等离子体原子发射光谱法[4-5]准确测定草酸稀土沉淀中的稀土钕含量，探查酸洗废液稀土回收的效果，达到节约资源，减排降本的目的。

1.实验部分

(1)仪器及工作条件

马弗炉（龙口市电炉制造厂）：型号SX2-16-12，功率16kW，电压380V，额定温度1200℃。

等离子体原子发射光谱仪（日本岛津）：工作参数功率1200W；等离子气流量14L/min；载气流量0.7L/min；蠕动泵速率80rpm；积分时间40s。

(2)主要试剂

硝酸、草酸均为优级纯，实验用水为超纯水；

钕标准溶液1000μg/mL，由国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院生产；

钕标准使用溶液100mg/L：准确量取10mL 1000mg/L钕标准液，溶于100mL容量瓶中，定容、摇匀；

25%的硝酸溶液（体积比）：准确量取25mL优级纯的硝酸储备液，溶于100mL容量瓶中，定容、摇匀；

10%草酸标准使用溶液：准确称取10g草酸晶体，溶于100mL容量瓶中，定容、摇匀。

(3)标准溶液的配置

用100mg/L的钕标准使用溶液，配置成钕浓度为0.0mg/L，0.2mg/L，0.4mg/L，0.8mg/L，1.0mg/L的标准溶液系列，介质为5%的硝酸溶液。

(4)标准曲线的绘制

对1.3配置的标准溶液系列进行测定，以钕标准浓度为横坐标，钕元素相应谱线的发射强度为纵坐标，绘制校准曲线。

(5)实验方法

通过向永磁材料生产过程中产生的酸洗废液加入草酸，形成草酸稀土沉淀。

草酸回收稀土钕元素的沉淀反应：

草酸稀土沉淀的分解总反应：

称取0.1g草酸稀土沉淀于25mL坩埚中，放入高温马弗炉中于650～700℃煅烧2h，使草酸稀土沉淀充分分解为稀土氧化物，冷却，加入适量硝酸储备液使其完全溶解，然后移入1000mL容量瓶中，用去离子水定容至刻度，摇匀。用定量滤纸过滤，滤液直接用电感耦合等离子体原子发射光谱仪进行测定。随同试验做空白试验。

(6)计算公式

根据公式（1）计算草酸稀土沉淀中钕的含量。

式中：w(Nd)为草酸稀土沉淀中钕的百分含量，%；d1为溶液中钕的质量浓度，mg/L；d0为随同试样空白中钕的质量浓度，mg/L；V为试液体积，L；m为试样重量，g。

2.结果与讨论

(1)热处理温度确定实验

精确称取a、b、c、d四份同一水平的草酸稀土沉淀（钕含量约13.5%）各0.1g，分别放入25mL的坩埚内，按表1中的方法进行操作，每种方法同时做3份平行样，由式2计算结果偏差d。结果见表1。

表1 热处理温度的选择

由表1可知，室温下溶样不完全，结果偏差较大；500℃烘烤2h，将草酸稀土沉淀部分分解，样品沉淀大部分得到溶解，结果偏差得到优化；700℃烘烤2h，草酸稀土沉淀得到充分分解，样品溶解完全，结果偏差在5%以内。本实验选择d方案进行溶解样品。

(2)分析谱线选择

分析谱线选择是否恰当，直接影响测定结果的准确性以及测定方法的可信度。分析谱线选择的原则是所选谱线的检出限低，灵敏度高，干扰元素少，干扰程度低，线性范围宽，实际应用好等[6]。根据ICP提供的波长、背景等效浓度、检出限、信噪比、强度等参数，本实验中钕元素的分析谱线选择如下：钕406.109nm(2)，钕430.358nm(2)。

(3)检出限、定量限及校准曲线

对空白溶液连续测定11次，计算标准偏差s，以3s作为检出限，10s作为定量限。检出限为0.032mg/L，定量限为0.089mg/L，校准曲线为Y=0.0124X-2.915，相关系数r为0.99999。

(4)回收率实验

①准确量取100mg/L钕标准使用溶液4份，编号为A0、A1、A2、A3，A0作为参照样，A1、A2、A3用10%草酸标准使用液各100mL充分沉淀，静止放置30min以上；

②将A1、A2、A3产生的沉淀分别过滤出来，然后按照1.5实验方法分别高温烘烤、溶解，然后定溶于100mL容量瓶内，摇匀，静止放置30min以上；

③将②中三份试样分别用定量滤纸过滤，滤液直接用电感耦合等离子体原子发射光谱仪进行测定，平行测定11次，计算相对标准偏差（RSD）。随同试验A做参照。结果见表2。

表2 回收率实验

3.结论

本文建立了以草酸稀土沉淀分解成稀土氧化物，用一定浓度的酸溶解氧化物，电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定其中钕含量的方法。此方法操作不仅简单、快速，而且准确，回收率及相对标准偏差满足日常监测要求。