电感耦合等离子发射光谱法测定镨钕金属及其氧化物中稀土配分.doc

镨钕镝合金化学分析方法铁、硅、铝、钙、镁量的测定电感耦合等离子体发射光谱法研究报告包头稀土研究院2011.08电感耦合等离子发射光谱法测定镨钕镝合金中铁、硅、铝、钙、镁量李玉梅 王东杰 王安丽前言根据全国稀土标准化技术委员会工作安排，由包头稀土研究院负责起草镨钕镝合金中铁、硅、铝、钙、镁元素含量的测定方法。本方法采用电感耦合等离子发射光谱法测定镨钕镝合金中铁、硅、铝、钙、镁元素的含量，通过对波长的选择试验、共存元素干扰试验、检出限试验、回收率试验、不同方法对照试验和精密度试验等实验的考察，确定了最佳的分析方法和分析条件。测定范围：铁：0.0500.80%，硅、铝：0.0100.50%，钙、镁：0.0050.50%。分别对三个统一样品进行精密度统计，数据见附表。1 试验部分1.1 仪器与试剂1.1.1 岛津8100顺序扫描型等离子发射光谱仪。1.1.2 硝酸（1+1）。1.1.3 镨基体溶液：称取1.2082g经950灼烧1h的氧化镨(99.99%)置于250mL烧杯中，加入20mL硝酸（1.1.2），低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL聚乙烯容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含10mg镨。1.1.4 钕基体溶液：称取4.3737g经950灼烧1h的氧化钕(99.99%)置于250mL烧杯中，加入20mL硝酸（1.1.2），低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL聚乙烯容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含37.5mg钕。1.1.5 镝基体溶液：称取0.2869g经950灼烧1h的氧化镝(99.99%)置于250mL烧杯中，加入20mL硝酸（1.1.2），低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL聚乙烯容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含2.5mg镝。1.1.6 铁标准贮存溶液：称取0.1000g铁(99.99)于250mL烧杯中，加30mL盐酸（1+1）低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg 铁。1.1.7 硅标准贮存溶液：称取0.2139g二氧化硅（99.9%），置于铂坩埚中，加入5g无水碳酸钠（优级纯），于9501000高温炉中熔融至红色透明，取出，稍冷后用热水浸出，冷却。移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，立即转移至聚乙烯瓶中保存，此溶液1mL含0.1mg硅。1.1.8铝标准贮存溶液：称取0.1000g高纯铝（99.99%）250mL烧杯中，加5mL水及10mL盐酸(1+1)，低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg铝。1.1.9 钙标准贮存溶液：称取0.2497g经110烘干的无水碳酸钙于250mL烧杯中， 加40mL盐酸（1+1），煮沸以除尽二氧化碳。冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg钙。1.1.10 镁标准贮存溶液：称取0.1000g镁（99.99）于250mL烧杯中，加入10mL硝酸（1.1.2），加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg镁。1.1.11 混合标准使用液：分别移取钙标准储存液（1.1.9）、镁标准储存液（1.1.10）、铝标准储存液（1.1.8）各5.00mL，铁标准贮存液10.00mL于50mL聚乙烯容量瓶中，加入5.00mL硝酸（1.1.2），用水稀释至刻度，混匀，此溶液含钙100g/mL、镁100g/mL、铝100g/mL、铁200g/mL 。1.1.12 标准系列溶液：按表1移取各贮存溶液于五个的100mL聚乙烯容量瓶中，稀释至刻度，混匀，标准系列溶液的各元素浓度见表2。1.1.13 氩气 99.99%。1.2 分析步骤1.2.1 称取2.5000g试样于250mL烧杯中，加入40mL硝酸（1.1.2），低温加热至试样溶解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。移取10mL于50mL容量瓶中，混匀。1.2.2 将分析试液（1.2.1）与标准系列溶液（1.1.12）同时进行氩等离子体光谱测定，由计算机输出被测元素的质量分数。表1 标准系列溶液的配制母液1.1.31.1.41.1.51.1.71.1.11移取体积/mL标110101000标21010100.50.5标310101011标410101055标51010102525 表2 标准系列溶液浓度 ug/mL待测元素铁硅铝钙镁标100000标21.000.500.500.500.50标32.001.001.001.001.00标410.005.005.005.005.00标550.0025.0025.0025.0025.002 结果与讨论2.1 分析谱线的选择根据现行国标中非稀土元素的标准方法所用谱线以及各元素谱线的灵敏度初选谱线如表3。表3 各元素谱线波长元素铁硅铝谱线波长/nm259.940239.562251.612212.415167.079237.313元素钙镁谱线波长/nm393.366279.553280.2702.2 元素间干扰实验表4为0.5%的干扰元素对被测元素形成的干扰情况，以质量分数计（%）。表4 干扰实验 %测定元素测定波长/nm干扰元素铁硅铝钙镁铁259.940-0.0050.0050.0050.005239.562-0.0050.0050.0050.005硅251.6120.001-0.0010.0010.001212.4150.001-0.0010.0010.001铝167.0790.0010.001-0.0010.001237.3130.0010.001-0.0010.001钙393.3660.00050.00050.0005-0.0005镁279.5530.00050.00050.00050.0005-280.2700.00050.00050.00050.0005-由上表可见，干扰元素为0.50%时对被测物的干扰均小于测定下限的10%，故以上所选谱线干扰量可忽略。在1#统一样溶液中加入0.30%的镧、铈、钐、铕、钆、铽、钬、铒、铥、镱、镥、钇元素，待测元素的回收率均在90%110%，说明此含量的稀土杂质对被测元素的干扰也可以忽略。2.3检出限试验对基体空白进行十次测定，以三倍的标准偏差作为方法的检出限，各元素分析谱线检出限见表5。表5 检出限试验待测元素铁硅铝钙镁谱线/nm259.940239.562251.612212.415167.079237.313393.366279.553280.270检出限/%0.00180.00100.00100.00160.00100.00100.00050.00050.0005由上表可见，除硅212.415nm外，检出限值均小于测定下限的10%。故谱线满足分析要求。2.4不同基体配比回收率实验在不同基体配比溶液中加入待测元素，以标准系列溶液（1.1.12）为标准曲线测定回收率，见表6。（A样，镨：钕：镝=15:84:1。B样，镨：钕：镝=25:65:10）表6 不同配比回收率元素铁硅铝钙镁谱线nm259.9239.5251.6212.4167.0237.3393.3279.5280.2A样/%原值000000000加入量0.0400.0400.0200.0200.0200.0200.0200.0200.020测得值0.04080.03950.01870.02110.02180.01850.01960.02050.0196回收率%10298.893.510610992.59810298元素铁硅铝钙镁谱线nm259.9239.5251.6212.4167.0237.3393.3279.5280.2B样/%原值000000000加入量0.0400.0400.0200.0200.0200.0200.0200.0200.020测得值0.04130.03980.1940.2100.02140.01810.02020.02060.0195回收率%10399.59710510790.5101103%97.5 由表可见，在基体配分差别较大时所得回收率在92.5%107%之间。2.5不同方法对照试验取统一样品进行不同方法的对照试验，具体数据见表7。 表7 对照实验 %试样铁硅铝钙镁ICP-AESAASICP-AES光度法ICP-AESICP-MSICP-AESAASICP-AESAAS1#0.1520.160.02220.0190.03380.0300.0050.0050.1520.172#0.4240.440.03780.0320.2120.190.06290.0600.03090.0343#0.5780.600.2660.200.3080.330.08310.0820.04050.0432.6 回收率实验在基体空白溶液中加入一定量的待测元素，测定回收率见表8。表8 回收率实验元素铁硅铝钙镁259.9239.5251.6212.4167.0237.3393.3279.5280.2原值/%0.00290.00290.00450.00450.00280.00280.00640.00080.0008加入量/%0.0200.0200.0100.0100.0100.0100.0100.0100.010测得值/%0.02260.02190.01540.01450.01320.01260.01590.01110.0099回收率/%98.595.0109100104989510391原值/%0.00290.00290.00450.00450.00280.00280.00640.0008.0008加入量/%1.001.000.500.500.500.500.500.500.50测得值/%1.030.9750.4900.5180.5250.4890.5210.5040.500回收率/%10397.297.210310497.210310199.8由表可见，回收率在95%104%之间。2.7 精密度实验对统一样品1#、2#、3#分别进行十一次测定，数据统计分别见表9、表10、表11。表9 1#统一样品 /%元素及谱线铁硅铝钙镁259.9239.5251.6212.4167.0237.3393.3279.5280.2测定值0.1580.1600.1580.1520.1650.1440.1620.1490.1600.1520.1570.1470.1500.1480.1490.1520.1460.1530.1480.1460.1500.1490.02280.02020.02150.02210.02080.02290.02140.02150.02200.02250.02200.02310.02210.02300.02400.02110.02320.02110.02350.02220.02270.02310.03550.03630.03520.03610.03610.03460.03580.03580.03490.03570.03550.03160.03160.03190.03260.03480.02940.03260.03170.03230.03170.03220.00500.1570.1580.1570.1520.1560.1500.1520.1510.1500.1580.1530.1510.1510.1490.1500.1520.1500.1530.1500.1490.1470.150平均值0.1560.1490.02180.02260.03560.0320-0.1540.150SD0.00620.00230.00080.00090.00050.0013-0.00330.0017RSD3.951.563.744.141.473.93-2.131.14表10 2#统一样品 /%元素及谱线铁硅铝钙镁259.9239.5251.6212.4167.0237.3393.3279.5280.2测定值0.4390.4420.4360.4360.4410.4270.4220.4340.4170.4330.4390.4110.4130.4090.4180.4230.4170.4170.4220.4170.4180.4160.03680.03700.03660.03800.03840.03780.03670.03770.03670.03700.03640.03740.03720.03760.03910.03900.03920.03850.03900.03800.03770.03880.2130.2130.2110.2180.2190.2120.2100.2110.2160.2130.2120.2050.2100.2060.2100.2130.2090.2100.2100.2070.2100.2080.06230.06720.06200.06690.06140.05990.05960.06500.06000.06440.06290.03260.03290.03260.03190.03220.03150.03070.03050.03190.03170.03010.02990.03010.02950.03040.03020.03030.03040.03030.02990.03070.0299平均值0.4330.4160.03720.03830.2140.2090.06290.03170.0301SD0.00800.00400.00070.00080.00300.00230.00270.00090.0003RSD1.840.981.801.961.401.104.292.881.08表11 3#统一样品 /%元素及谱线铁硅铝钙镁259.9239.5251.6212.4167.0237.3393.3279.5280.2测定值0.5880.5900.5930.5810.5760.5870.5790.5790.5720.5850.5900.5590.5560.5580.5770.5780.5780.5800.5770.5810.5780.5730.2660.2540.2740.2610.2500.2700.2710.2300.25