摘 要:將０．１０００g樣品和０．５０００g氟化氫銨粉末置于密閉消解罐中,加入幾滴水潤濕,再用 １０mL鹽酸、５mL硝酸和２mL高氯酸于２００℃消解２．０h,冷卻后于２００℃蒸發至近干.殘渣用 ５mL硝酸提?。秪８min,用水定容至１００mL,在分析譜線４６０．７３３nm 下采用電感耦合等離子體 原子發射光譜法測定其中鍶的含量,以兩點校正法進行背景修正,用基體匹配的標準溶液系列繪制 工作曲線.結果表明,鍶的質量濃度在０．５０~２０．００mg·L－１內與對應的響應強度呈線性關系,檢 出限(３s)為５μg·g －１.對某一樣品測定１２次,測定值的相對標準偏差為２．５％.對實際樣品進行 加標回收試驗,回收率分別為９８．０％和１０１％.
關鍵詞:電感耦合等離子體原子發射光譜法;高鋇光學玻璃;鍶
中圖分類號:O６５７．３１ 文獻標志碼:A 文章編號:１００１Ｇ４０２０(２０２２)０９Ｇ１０２２Ｇ０４
高鋇光學玻璃廣泛用于國防與通訊行業等相關 領域[１Ｇ２],而 鍶 含 量 過 高 將 影 響 光 學 玻 璃 的 透 過 率[３],因此在生產工藝過程中需要進行嚴格控制和 監測.鍶的測定方法主要有乙二胺四乙酸(EDTA) 容量法、X射線熒光光譜法(XRFS)[４]、原子吸收光 譜法(AAS)[５]和電感耦合等離子體原子發射光譜 法(ICPＧAES)[６].EDTA 容量法不適用于鍶的質量 分數低于５％的樣品[７];采用 XRFS時,又缺乏相應 的標準物質,無法建立與樣品基體一致的標準曲線; 采用 AAS時,線性范圍窄.ICPＧAES具有靈敏度 高、檢出限低等優點,目前已經發展為主微量元素分 析的常規 手 段[８Ｇ１３].鋇 鹽 光 學 玻 璃 經 高 溫 熔 融 而 成,晶格致密,具有很強的耐化學腐蝕性能,難以被 普通化學試劑以常規方法分解.氟化氫銨是一種固 態試劑,沸點高(２３９．２ ℃),相比于氫氟酸具有更好 的安全性和分解溫度,試劑本身也可以通過加熱分 解而揮發,這些特點引起了國內外學者關注[１４Ｇ１６].
本工作在密閉消解罐中以氟化氫銨-鹽酸-硝酸-高氯酸高溫消解高鋇光學玻璃樣品,采用ICPＧAES測定其中鍶的含量.
１ 試驗部分
１．１ 儀器與試劑
OptimaＧ８３００型電感耦合等離子體原子發射光 譜儀;DHGＧ９０２３A 型電熱恒溫鼓風干燥箱;EHPＧ１ 型數顯控溫電熱板.
鍶標準儲備溶液:１．０００g??L－１,稱?。常埃矗玻筭 六水 合 氯 化 鍶 (SrCl２ ??６H２O)于 燒 杯 中,加 水 ２００mL溶解,轉移至 １０００ mL 容 量 瓶 中,用 ５％ (體積分數,下同)硝酸溶液定容,搖勻.
基體匹配的鍶標準溶液系列:取適量的鍶標準 儲備溶液,加入與樣品含鋇量相當的鋇標準溶液后 用５％硝酸 溶 液 逐 級 稀 釋,配 制 成 質 量 濃 度 為 ０, ０．５０,１．００,２．００,５．００,１０．００,１５．００,２０．００mg??L－１ 的基體匹配的鍶標準溶液系列.
六水合氯化鍶、氟化氫銨、鹽酸、硝酸和高氯酸 均為優級純;試驗用水為去離子水.
１．２ 儀器工作條件
鍶的分析譜線４６０．７３３nm;射頻功率１３００W; 冷卻氣流量 １５．０L·min－１,輔助氣流量 ０．６L· min－１;進樣速率１．５L·min－１;進樣時間２５s;垂 直觀察高度１５mm;重復次數３次.
１．３ 試驗方法
稱?。埃保埃埃癵樣品和０．５０００g氟化氫銨粉末 于密閉消解罐中,加入幾滴水潤濕,再加入１０ mL 鹽酸、５ mL 硝 酸 和 ２ mL 高 氯 酸,封 閉 罐 蓋,于 ２００ ℃電熱恒溫烘箱中加熱２．０h后取出,冷卻后打 開蓋子,于２００ ℃電熱板上將樣品蒸發至近干.殘 渣用５mL硝酸于２００ ℃電熱板繼續加熱提取６~ ８min,并用水沖洗消解罐,用水定容于１００ mL 容 量瓶中,按照儀器工作條件測定.同法制備試劑空 白溶液.
２ 結果與討論
２．１ 消解溫度的選擇
試驗在不同消解溫度(１２０,１３０,１４０,１５０,１６０, １７０,１８０,１９０,２００,２１０,２２０,２３０ ℃)下消解３個不 同高鋇光學玻璃樣品各０．１０００g,并按照儀器工作 條件測定其中鍶的含量.結果表明:隨著溫度的不 斷升高,３個樣品中鍶測定值不斷增加;當溫度升至 ２００ ℃,測定結果基本穩定.而氟化氫銨的沸點為 ２３９．２ ℃,當消解溫度高于其沸點時,氟化氫銨將從 消解罐中迅速揮發逸出,這將直接減弱它的消解能 力.為了保證樣品的完全消解,試驗選擇的消解溫 度為２００ ℃.
２．２ 消解時間的選擇
試驗在不同消解時間(０．５,１．０,１．５,２．０,２．５, ３．０,３．５,４．０,４．５,５．０h)下消解３個不同高鋇光學玻 璃樣品各０．１０００g,并按照儀器工作條件測定其中 鍶的含量.結果表明:隨著消解時間的延長,３個樣 品中鍶測定值均不斷增大;當消解時間達到２．０h 時,鍶的測定值基本穩定.因此,試驗選擇的消解時 間為２．０h.
２．３ 氟化氫銨與樣品質量比的選擇
試驗分別用０．０５００,０．１０００,０．２０００,０．３０００, ０．４０００,０．５０００,０．６０００,０．７０００,０．８０００,０．９０００g 氟化氫銨消解０．１０００g樣品(即氟化氫銨與樣品的 質量比分別為０．５∶１,１∶１,２∶１,３∶１,４∶１,５∶ １,６∶１,７∶１,８∶１,９∶１),并按照儀器工作條件測 定其中鍶的含量.結果表明:樣品中鍶的測定值隨 著氟化氫銨用量的增大而增加;當氟化氫銨與樣品 質量比達５∶１時,鍶的測定值基本不變;當氟化氫 銨與樣品質量比大于７∶１時,鍶的測定值不斷降 低.這可能是因為氟化氫銨用量小(氟化氫銨與樣 品質量比小于５∶１)時,樣品分解不完全,鍶測定值偏低,而在特定的消解條件下,氟化氫銨用量大時, 容易生成難溶性氟化物,影響鍶的測定.因此,試驗 選擇的氟化氫銨與樣品質量比為５∶１.
２．４ 消解方式的選擇
試驗考察了鹽 酸-硝 酸-高 氯 酸-氫 氟 酸 敞 開 消 解、鹽酸-硝酸-高氯酸-氫氟酸密閉消解和氟化氫銨- 鹽酸-硝酸-高氯酸密閉消解等３種方式對樣品中鍶 測定結果的影響,結果見表１.
根據表１中鍶測定結果推測,在消解過程中發 生了如下反應:
可知,生成物仍然是不溶性沉淀,導致鍶測定結果偏 低.基于以上推測,采用氟化氫銨能有效提高酸的 消解溫度,從而使高氯酸對氟化鍶沉淀進行轉化. 反應如下:
由此可知,氟化氫銨-鹽酸-硝酸-高氯酸密閉消解對 高鋇光學玻璃的消解更加完全.
２．５ 分析譜線的選擇
ICPＧAES的優點之一就是每種元素都有多條 分析譜線可供選擇.采用譜線庫中內置的４０７．７７１, ４２１．５５２,４６０．７３３,２３２．２３５nm 等４條鍶分析譜線作 為預選分析譜線,按儀器工作條件對１００mg·L－１ 鍶標準溶液平行測定１２次,并計算測定值的相對標 準偏 差 (RSD),結 果 見 表 ２,其 中 校 準 強 度 為 １００mg·L－１鍶標準溶液的平均強度減去空白溶液 的強度,相關系數由采用不同分析譜線分析基質匹 配的鍶標準溶液系列所得.
由 表 ２ 可 知:采 用 分 析 譜 線 ４０７．７７１, ４２１．５５２nm 時,校準強度較大,相關系數較低;采用 分析譜線４６０．７３３nm 時,校準強度適中,相關系數 較高.因此,試驗選擇 ４６０．７３３nm 作為鍶的分析 譜線.
２．６ 背景修正
當背景強度因樣品量而變動時,背景修正能夠改善分析效果.背景的強度是在元素分析譜線的附 近通過測定強度計算出來,根據輪廓圖譜進行背景 修正,從而確定在特定波長下待測元素是用單點校 正法還是兩點校正法,試驗結果表明,鍶元素采用兩 點校正法來進行背景修正.
２．７ 基體效應
高鋇光學玻璃樣品處理后的待測溶液存在著鋇 基體的影響,為考察鋇對鍶的光譜干擾情況,試驗分 別對２０,６０mg??L－１鋇標準溶液和２mg·L－１鍶標 準 溶 液 進 行 測 定. 結 果 發 現,鋇 的 分 析 譜 線 ４５５．４２１nm 與 鍶 的 分 析 譜 線 ４６０．７３３nm 接 近 重 合,高鋇光學玻璃樣品處理后的待測溶液中存在著 鋇基體的影響.因此,根據樣品中鋇的含量特征,采 用基體匹配和２．６節中扣除背景方法來消除干擾, 結果見表３.
由表３可知,采用扣除背景和基體匹配方法后 所得的測定結果與已知值接近,說明可有效消除鋇 基體的干擾.
２．８ 工作曲線與檢出限
按照儀器工作條件測定基體匹配的鍶標準溶液 系列,以鍶的質量濃度為橫坐標,對應的響應強度為 縱坐標繪制工作曲線.結果表明,鍶的質量濃度在 ０．５０~２０．００mg??L－１內與對應的響應強度呈線性 關系,線性回歸方程為y＝１．３３１×１０５x＋２．８６３×１０４,相關系數為０．９９９８.
以１１次試劑空白值的標準偏差(s)的３倍定義 檢出限(３s),結果為５μg·g －１.
２．９ 精密度試驗
按照試驗方法處理同一樣品,分別制備待測溶 液１２份,按照儀器工作條件測定其中鍶的含量,并 計算測定值的相對標準偏差(RSD).結果表明,鍶 的測定值為０．３５％,RSD 為２．５％.說明方法精密 度較好.
２．１０ 回收試驗
按照試 驗 方 法 測 定 樣 品 中 鍶 的 含 量,并 進 行 １．００,３．００mg·L－１等２個濃度水平的加標回收試 驗,結果見表４.
由 表 ４ 可 知,鍶 的 回 收 率 分 別 為 ９８．０％ 和 １０１％,說明方法的準確度較高.
本工作以氟化氫銨Ｇ鹽酸Ｇ硝酸Ｇ高氯酸體系密閉 消解高鋇光學玻璃樣品,采用ICPＧAES測定其中鍶 的含量.方法具有操作相對簡單、準確度和精密度 高等特點,適用于高鋇光學玻璃的日常分析,實現了 對高鋇光學玻璃中鍶的準確快速分析.
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