主题:【第十届原创】银铜钒合金中钒含量测定的两种样品前处理方法比较

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sunmei
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8月三等奖
1. 实验方法
1.1 仪器与试剂
1.1.1 仪器

      仪器为美国PerkinElmer Optima 7300 DV全谱直读电感耦合等离子体原子发射光谱仪,测试波长范围169~780nm,双向观测技术,在等离子体气、辅助气和雾化气气路上采用质量流量计,采用40.68MHz自激式射频发生器,高性能二维交叉色散中阶梯光栅分光系统,双专利设计的SCD固态检测器,正交雾化器。美国Milli-Q纯水器。仪器测定钒时所采用的工作参数列于表1。
                                                            表1 仪器工作参数

波长

 

(nm)

发射功率(W)

雾化气流速

 

(L×min-1)

等离子体气流速

 

(L×min-1)

辅助气流速

 

(L×min-1)

样品提升速度

 

(mL×min-1)

290.880

1300

0.8

15

0.2

1.5


1.1.2 试剂
      GBW(E)080216钒单元素标准溶液(r=100 ug/mL,中国计量科学研究院,北京),实验中使用的标准工作溶液是通过用4%盐酸逐渐稀释而获得的;HNO3、HCl(MOS级试剂,天津市风船化学试剂科技有限公司);所用水为经过Milli-Q纯水器(Millipore公司,美国)纯化后获得的电阻率为18.2 MW×cm的超纯水。
1.2 实验方法
1.2.1 建立的银铜钒合金样品前处理方法

      准确称取0.1000 g左右的银铜钒合金样品到玻璃烧杯中,分别加入5 mL的MOS级浓硝酸,加盖置于电热板上低温加热消解,待样品溶液变清亮后,升温将过剩的HNO3蒸至小体积,取下、冷却至室温,定容到25 mL容量瓶中,待测。并同时作样品空白实验。
1.2.2国家标准中的样品前处理方法
      根据GB/T 15072.19- 2008标准方法,样品的前处理过程如下:将试料置于150 mL烧杯中,加入2 mL硝酸,盖上表面皿。低温加热至试料完全溶解。再加入20 mL水稀释,加入2mL盐酸,搅拌,微沸20 min至氯化银完全沉淀凝结。用中速滤纸过滤氯化银沉淀,用10%(v/v)盐酸冲洗表面皿、杯壁、沉淀和滤纸四次,滤液用100mL容量瓶接取,以10%(v/v)盐酸稀释至刻度,混匀,待测。
2. 结果与讨论
2.1 仪器工作参数选择
2.1.1 炬管位置的选择

    PEOptima 7300 DV全谱直读电感耦合等离子体原子发射光谱仪采用独特的双观测结构(轴向、侧向),其中轴向观测的检出限要比径向观测的低。由于样品中钒含量较低,所以本文选择炬管轴向观测方式进行测量。
2.1.2 分析谱线的选择
      实验中对V的几条分析谱线,即290.880 nm,310.230 nm,309.310 nm,292.402 nm,311.071 nm和270.093 nm均进行了研究,实验中配制了浓度分别为0,2,5,10和20 ug×mL-1的V标准工作溶液,分别在相同的实验条件下,在各个测定波长下绘制工作曲线。实验发现:几条谱线的线性都很好,灵敏度都能满足要求,故本文选择仪器推荐的测定波长290.880 nm。
2.1.3 发射功率的选择
      用10 ug×mL-1的V标准溶液,在波长290.880 nm处测定发射功率从900 W逐渐升至1400 W时谱线强度的变化。实验发现:随着发射功率的增加,谱线强度也增加。谱线强度较高,测定的灵敏度也较高,考虑到仪器硬件的自身物理性能,功率过高,易造成仪器性能的不稳定。故本实验方法选取的发射功率为1300 W。

2.1.4 提升速度的选择

      变化提升速度观察谱线强度的变化(以10ug.mL-1的V标准溶液为测试溶液)。实验发现:随着样品提升速度的提高,谱线强度增加,在0.5~1.5mL×min-1之间变化时增加显著,在1.5~2.0mL×min-1之间的增幅趋缓,由于提升速度快消耗的样品量大,所以本文选取提升速度为1.5mL×min-1
2.2 背景干扰的扣除
      本文利用仪器所带软件,在显示屏上显示V元素分析谱线的轮廓,用两点法选择最佳的背景扣除点,存入计算机中,当进行测定时,仪器会自动进行背景扣除。
2.3 共存离子的干扰
      为了研究共存离子对钒测试准确度可能产生的影响,对一个银铜钒合金样品进行了定性和定量分析。发现样品中的主要存在元素是:Ag和Cu,还含有微量的K和Al。实验中根据样品中的元素相对含量,加入1000倍于钒含量的Ag和100倍于钒含量的Cu,测定其回收率为99.7 %~105.0 %,所以样品中的共存元素对钒的测试不造成干扰。
2.4 方法检出限和精密度
      检出限(DL)定义为空白溶液测定标准偏差的3倍所对应的浓度。在优化过的实验条件下,对标准空白溶液测定11次后求得方法的检出限。用5 ug×mL-1钒标准溶液连续测定11次计算相对标准偏差,求得精密度,其结果列于表2。
                                        表2 方法检出限和精密度(n=11)

样品溶液

平均值

标准偏差

 

      (mg/L)

 

相对标准偏差(%)

检出限(mg/L)

Blank

-0.161

0.0019

/

 

  0.0057

5 ug/mL  V

4.90

0.035

 

0.70

/


2.5 样品的检测
        实验中采用两种不同的样品前处理方法(即:国家标准参考方法和建立的样品前处理新方法),分析了4份不同的银铜钒合金样品中的钒含量,测试结果见表3。
                                            表3 样品检测结果

样品编号

依据国家标准方法的测试结果

 

(%)

依据建立的新方法的测试结果

 

(%)

1

0.11

0.12

2

0.12

0.12

3

0.30

0.32

4

0.12

0.13


      试验中对其中一个样品进行了加标回收试验,在样品中加入1 mL的钒标准溶液(r=100ug×mL-1),然后按照相同的新建的样品前处理方法进行样品消解,所获得的试验结果见表4。
  表4样品加标回收试验结果

样品名称

样品浓度

 

ug×mL-1

回收率

 

%

样品

5.02

-

加标样品

8.56

94.90

      从以上分析结果可以看出:所建立的新样品前处理分析方法与采用国家标准方法中推荐的样品前处理方法,进行银铜钒合金样品中钒含量的测试,所获得的实验结果没有明显区别。而本实验建立的新的样品前处理分析方法更加简便、快速和节约试剂成本,是银铜钒合金样品中钒含量测试的理想样品前处理分析方法。

参考文献:
  中华人民共和国国家标准GB/T15072.19-2008贵金属合金化学分析方法银合金中钒和镁量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法。2008年3月31日发布,2008年9月1日实施。中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会发布
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