ICP-AES法测定再生五氯化锑催化剂中砷、铁、铬、汞含量

王 萌，张 爱，夏攀登，郑金凤，邹惠玲

(山东省产品质量检验研究院，山东 济南 250100)

在氟化工生产中，五氯化锑作为催化剂在生产过程中会因失活作为废催化剂处理。对这些含锑的废催化剂可以进行再生处理，经分离、浓缩、活化等过程处理后，含锑量可达30%～35%，若杂质含量也能满足相关要求，不但可作为新鲜催化剂用于氟碳化合物的生产，还可作为其他品种催化剂的生产原料[1-2]。再生五氯化锑催化剂通常含有砷、铁、铬、汞等金属杂质，这些元素不但会导致催化剂失活，进入下游产业链还会导致下游系列产品的污染。再生五氯化锑催化剂成分复杂，主要由氯化锑、氟化锑、氢氟酸、卤代烃等组成，对其重金属的检测目前还没有相关方法。

实验室中，重金属含量测定的常用方法主要有原子吸收光谱法和原子发射光谱法，前处理方法主要有湿法消解、直接进样法、微波消解和干灰化法等[3-7]。近年来，电感耦合等离子反射光谱法(ICP-AES)具有灵敏度高、检出限低、线性范围宽、精密度好、可同时测定多种元素等优点，现已广泛应用于环境、食品、化工、石油等领域中重金属的测定[8-13]。本工作采用ICP-AES测定再生五氯化锑催化剂中砷、铁、铬、汞元素的含量，对前处理方法进行优化，建立一种快速准确地测定再生五氯化锑催化剂中重金属的方法。

1 实 验

1.1 试剂与仪器

砷、铁、铬、汞标准储备溶液(100 μg/mL)，国家有色金属及电子材料分析测试中心。硫酸、硝酸，优级纯。

AFS-9760型ICP-AES ，美国PE公司。

1.2 仪器工作条件

ICP-AES工作条件：功率1.4 kW；泵速15 r/min；等离子气流量15.0 L/min；辅助气流量1.5 L/min；雾化气流量0.7 L/min；观察高度10.0 mm；试样测定次数2次，一次读数时间5 s；仪器稳定延时10 s；清洗时间30 s。

1.3 工作曲线的绘制

将砷、铁、铬、汞标准溶液逐级稀释成5种不同质量浓度的标准混合溶液。按仪器工作条件，以不加入混合标准溶液的空白溶液调零，按推荐的分析线波长(表2)测定溶液的分析线信号强度。

以上述溶液中元素的质量浓度为横坐标，元素的分析线的信号强度值为纵坐标，绘制工作曲线。

1.4 实验步骤

称取0.100 0 g试样，置于50 mL聚四氟乙烯消解罐内，加入4 mL硫酸，于电加热板上105 ℃恒温加热至充分溶解，冷却至室温后移入100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。在与标准系列溶液相同的测定条件下，用ICP-AES测定试液的信号强度,同时进行空白试验。根据试液和空白试验溶液的信号强度用工作曲线计算出元素的浓度。

2 结果与讨论

2.1 试样处理方法的选择

在试样处理时，通常使用酸或强氧化剂溶液将试样中的有机物质分解、氧化，使待测元素消解成可测定的形态。溶样酸一般选用无机酸，通常为硝酸、盐酸、硫酸、王水等。表1为酸消解结果。由表1可见，盐酸、硝酸、王水不能完全消解试样，硫酸能完全消解试样。这是由于试样中含有大量的锑，锑具有强氧化性，易与水反应生成不溶物。而锑与硫酸反应生成的硫酸锑在水中有一定的溶解度，因此选取硫酸作为消解酸。

表1 溶样酸消解结果

2.2 标准曲线与检出限

选取一组标准溶液，采用多组波长进行试验分析，查看各条谱线的强度信息及可能存在的干扰，选择了灵敏度强、干扰少及精密度好的分析谱线。按实验方法进行11份空白试验，根据公式DL=3×SD/K(式中：DL为方法检出限；SD为试样空白溶液的标准偏差；K为标准曲线斜率)及定容体积、试样质量，计算得到方法检出限。选择的分析线波长(λ)、线性相关系数(r)及检出限如表2所示。

表2 各元素的分析线波长、相关系数和检出限

2.3 回收率实验

为检验方法的准确度，选取再生五氯化锑催化剂作为加标基质，通过低、中和高3个含量进行加标测试并计算其回收率，结果见表3。由表3可见，试样的加标回收率在88.2%～105.7%，说明该法的前处理过程不存在元素损失的情况，检测方法稳定可靠。

表3 加标回收率实验

2.4 方法的精密度

对试样分别进行8次精密度试验，结果见表4。ICP-AES法的标准偏差较小，相对标准偏差在10.1%以内，精密度高。汞元素在所有元素中相对标准偏差最高，这是由于汞元素在测试时会形成挥发性物质并残留于雾室和管道，从而会产生记忆效应，导致其相对标准偏差比其他元素高。

表4 方法的精密度(n=8)

2.5 试样的测定

应用建立的最优试验方法选取4组再生五氯化锑催化剂试样进行了分析检测，结果见表5。由表5可以看出，试样中砷的含量较高，铁、铬、汞的含量较低，检测结果的平行性较好。

表5 再生五氯化锑催化剂4种元素检测结果 mg/kg

3 结 论

用ICP-AES法测定再生五氯化锑催化剂中砷、铁、铬、汞元素，该法简单、效率高，干扰较少，能够满足再生五氯化锑催化剂中重金属含量的检测需求。