主题：【第十届原创】（官人按）电感耦合等离子体原子发射光谱法 测定低钛磷铁中的磷、钛、铝

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定低钛磷铁中的磷、钛、铝

姜玉领郭进京 赵慧

中原内配集团股份有限公司

摘要：使用王水溶解物料，在硝酸环境下，使用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定低钛磷铁中的磷、钛、铝三种元素，各元素的相关系数r均大于0.9995，方法中各元素的检出限在1.2μg/g -3.5μg/g，按照实验方法测定磷铁中磷、钛、铝结果的相对标准偏差在0.59%-2.5%之间，各元素的回收率在98%-105%之间。按照实验方法测定样品中的磷，铝，钛，测定值与分光光度法测定结果相吻合。
关键字：低钛磷铁、电感耦合等离子体原子发射光谱法，磷、钛、铝
低钛磷铁在钢铁中主要用作合金剂和脱氧剂，可以增加机械零件的耐磨性和抗腐蚀性，同时由于钛含量偏低可以改善零件的切削性能，控制零件中的铝可以减少铸造缺陷的产生，因此测定其中的磷、铝、钛显得非常有必要。低钛磷铁中磷的测定方法一般常见的是磷钼酸铵沉淀-酸碱滴定法、磷酸铵镁沉淀重量法、磷钒钼黄差示光度法等，钛的分析方法一般使用二安替比啉甲烷法，铝的分析方法有抗坏血酸还原铬天青S光度法和EDTA-Zn掩蔽铬天青S光度法。用ICP检测磷铁中磷、锰、硅等元素有报道，但同时检测磷铝钛三种元素不多见。本文着重从溶样方法上改进，建立了用王水溶样来研究了使用电感耦合等离子体原子发射光谱法，同时检测低钛磷铁中的磷、钛、铝等元素，该方法具有线性范围宽，检出限低，准确度高，基体效应小，干扰少等优点，能够快速检测多种元素的特点。本文中使用此方法测定低钛磷铁中的磷、钛、铝，其精密度和准度均能符合要求。
1    实验部分
1.1  试剂
王水1+3 :1份硝酸+3份盐酸；硝酸1+1 ；铁基空白溶液：1.000 g/L；磷标准溶液 1.000g/L：称取4.2635g优级纯磷酸氢二铵，溶于少量水中移入1L容量瓶中，水稀释至刻度摇匀；钛标准溶液 0.100g/L：称取0.1000g金属钛于250ml烧杯中，加（1+1）盐酸溶液使之溶解，冷却后定量转入1000ml容量瓶中并用(1+1)的盐酸溶液稀释至刻度；铝标准溶液 0.100g/L：称取金属铝0.1000g于250ml聚四氟乙烯烧杯中，加5ml氢氧化钠溶液（10%），加热使其溶解，以（1+1）盐酸中和并过量10ml，冷却，定量移入1000ml容量瓶中，以水稀释至刻度.
试验用水为二次净化水，电导率0.04μs/m；氩气纯度不小于99.999%
1.2 仪器及工作条件
Optima 8000电感耦合等离子体原子发射光谱仪（美国PE公司），采用CCD检测器。等离子体功率1300W，等离子体气流量10L/min，辅助气流量0.2L/min，雾化器气流量0.55L/min，观测距离15.0mm，载气压力0.2MPa，积分时间30秒，重复次数3次。
1.3 试验方法
1.3.1 样品处理：
准确称取0.1g试样，准至0.0001g，置于100ml烧杯中,加入20ml王水，加热溶解，蒸至近干，冷却，加少许水和10ml（1+1）硝酸，溶解盐类，冷却至室温，移入100ml容量瓶中，同时做空白实验。
1.3.2 标准溶液系列的配制
分别吸取10ml铁基标液，再加入不同体积的磷、铝、钛标准溶液，制备标准溶液系列，加入一定量的硝酸，保持标准溶液系列的酸度与试样溶液的酸度基本一致。标准溶液系列中各元素质量浓度相当于样品中各元素的质量分数，见表1

表1  标准溶液系列中各元素的质量分数   Table 1  Mass  fraction of each component in the
Standard solution series                   ω/%
元素	空白	标准1	标准2	标准3	标准4	标准5
P	0	5.00	10.00	20.00	25.00	30.00
Al	0	0.10	0.30	0.50	1.00	1.50
Ti	0	0.10	0.20	0.30	0.50	1.00

2    结果与讨论
2.1 样品处理
样品在溶解过程中，加入溶解性较强的王水，建立了用王水溶样，分析低钛磷铁中磷钛和铝的电感耦合等离子体原子发射光谱法，为了消除氮化物的影响，采用蒸干法。
2.2 分析谱线
通过选择大量待测元素的灵敏线和次灵敏线，使用上述方法进行试验，依据试验结果选取P213.618nm、Al394.940nm、Ti334.940nm作为分析谱线。以上分析谱线同时具备灵敏度高，试验结果（绝对强度）重复性好，各谱线两侧0.030nm范围内没有基体元素的波峰出现。
2.3 基体效应的消除
    基体效应是指溶液中高浓度基体元素对分析信号的抑制或增强效应。为了考察铁对待测元素的影响，按上述方法我们分别测定了加基体溶液和不加基体溶液的对比测定，测定结果表明基体元素铁影响待测元素的光强，为了消除基体效应，在标准溶液中加入一定量铁基体匹配标准溶液来消除基体效应。
2.4 标准曲线及检出限
按照仪器设定的工作条件对表1中标准系列溶液进行测定，以待测元素的质量分数为横坐标，发射强度为纵坐标，绘制工作曲线。实验所得的线性范围、线性回归方程、相关系数见表2。在同样条件下对标准系列空白溶液连续测定10次，以3倍标准偏差计算方法中的各元素的检测限，见表2

表2 线性关系及检出限   Table 2  Linear equation and correlation coefficient of lead and detection  limit
元素	线性回归方程	相关系数	检出限μg/g
P 213.617		0.99954	3.5
Ti 334.940		0.99987	1.2
Al 394.401		0.99982	1.5

2.5 方法精密度
按实验方法测定一组样品中磷、钛、铝，平行测定6次，并进行加标回收试验，测定结果及相对标准偏差（RSD）和回收率见表3

表3  磷铁中磷、钛、铝的测定结果及回收试验   Table 3  Results of P,Ti,Al in phosphorus iron and recovery  test
元素	测定值（ω/%）	平均值（ω/%）	RSD(n=6)%	加标量（ω/%）	测得总量（ω/%）	回收率（%）
P	25.99，26.12,26.32   25.92，26.11,25.85	26.05	0.59	1.00	27.10	105.00
Ti	0.432,0.422,0.435,  0.423,0.428,0.426	0.428	1.09	0.100	0.527	99.00
Al	0.0438，0.0475，0.0465 0.0472，0.0470，0.050	0.0475	2.44	0.100	0.1455	98.00

由表数据可知：磷、铝、钛测定值的RSD均小于5.0%。证明试验方法精密度良好，可满足测定要求。
3 样品分析
按照实验方法我们对低钛磷铁合金中磷、铝、钛进行测定，并将结果与分光光度法进行对比，结果见表4，由表4可见两种方法的测定值基本一致。

表4 方法对比试验结果   Table 4  Test results of mothod comparison              ω/%
元素	实验方法测定值	分光光度法测定值
P	24.56	25.45
Al	0.0452	0.0448
Ti	0.534	0.540

由以上数据可知：本试验测定结果与分光光度法检测结果符合。