电感耦合等离子体发射光谱仪%28ICP-OES%29内标法测滑石中的钙镁铁铝.pdf

研究与开发化 工 设 计 通 讯Research and DevelopmentChemical Engineering Design Communications86 第49卷第7期2023年7月滑石分子式为 Mg 3 Si4O10（OH）2，是一种含水的硅酸镁层状构造的矿物，具有良好的润滑性、抗腐蚀性和抗热性，因此在冶金、化学、冶炼等行业中被广泛应用。此外，滑石在煤矿工业、仪器仪表、水泥、电镀、医疗和牙科、制药、颜料和涂料等行业中也得到了广泛应用1。目前常用的滑石主要成分检测方法有：容量法、分光光度法、原子吸收光谱法、X 射线衍射法等。在 GB/T 153432020滑石化学分析方法2中，三氧化二铁的检测有比色法和容量法；三氧化铝检测使用容量法，检测时间长；氧化镁、氧化钙含量高的则通常用 EDTA 容量法，EDTA 容量法测氧化镁、氧化钙滴定终点不易辨别，较低含量的钙可用原子吸收光谱法测定，整体来讲测试一个滑石样品操作繁琐，用时长。X 射线荧光光谱法3-4可以解决包括二氧化硅、氧化镁在内的主次量元素同时测定的方法，检测效果令人满意，但是仪器设备比较昂贵。随着大型仪器设备技术的不断进步，滑石的分析变得更加容易。电感耦合等离子体发射光谱法比传统检测技术有许多优势，具有稳定性好、检出限低、灵敏度高、可多元素同时分析等特点。本文在现有的文献5-6工作基础上，用 ICP-OES 测定了滑石试样中高含量 MgO 和次量成分 CaO、Al2O3、Fe2O3。对分析测试的实验条件、仪器的工作条件、分析线的选择、设备检出限、方法精密度和准确度等进行探讨。实验结果表明，该方法快速、准确，与化学分析法相比，结果基本相符。1 实验部分1.1 主要仪器和工作参数5110电感耦合等离子体发射光谱仪 ICP-OES（美国安捷伦公司）（使用耐高盐雾化器）、BS124S 电子分析天平（北京赛多利斯公司）；数显高效多孔电热板（湖北省地质实验测试中心）。ICP-OES 仪器的工作条件见表1。表1 仪器测量参数射频功率等离子体气流量雾化气流量辅助气流量垂直观测高度积分时间1 200 W 12 L/min 0.7 L/min1 L/min 8 mm 10 s1.2 试剂及标准物质硫酸（AR），成都市科隆化学品有限公司；氢氟酸（AR），国药集团化学试剂有限公司；实验用水均为超纯水制备仪生产的一级水。滑石国家标准物质（GBW03130、GBW03131）；铝、钙、镁、铁单一物质标准储备溶液（国家有色金属及电子材料分析测试中心）：1 000 g/mL；钴内标溶液：1 mg/mL，称1 g摘要：采用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）用内标法测定滑石中钙、镁、铁和铝含量。将试样经硫酸和氢氟酸溶解，盐酸提取，定容摇匀，分液加内标后，用 ICP-OES 直接测定。经实验测试结果的比对，结果准确、可靠，而且测量结果的精密度好，准确度高。该方法操作简单、准确、适合批量同时测定滑石中钙、镁、铁、铝的分析要求。关键词：电感耦合等离子体发射光谱仪；滑石；内标法中图分类号：O657.31文献标志码：A文章编号：10036490（2023）07008603Determination of Calcium,Magnesium,Iron and Aluminum in Talc by Inductively Coupled Plasma Emission Spectrometer（ICP-OES）Internal Standard MethodHuang Xiao-longAbstract:The contents of calcium,magnesium,iron and aluminum in talc were determined by inductively coupled plasma emission spectrometry(ICP-OES)with internal standard method.Dissolve the sample in sulfuric acidandhydrofluoricacid,extractwithhydrochloricacid,shaketovolume,separatethesolutionandaddinternalstandards,and then directly determine using ICP-OES.After comparison of experimental test results,the results are accurate and reliable,and the measurement results have good precision and high accuracy.This method is simple,accurate,and suitable for batch simultaneous determination of calcium,magnesium,iron,and aluminum in talc.Keywords:inductively coupled plasma emission spectrometer;talc;internal standard method电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）内标法测滑石中的钙镁铁铝黄小龙（广西壮族自治区第六地质队，广西贵港 537100）收稿日期：20230404作者简介：黄小龙（1988），男，广西兴业人，工程师，主要研究方向为岩矿实验测试、化学分析。研究与开发化 工 设 计 通 讯Research and DevelopmentChemical Engineering Design Communications 87第49卷第7期2023年7月钴粉于1 000 mL 烧杯中，加入100 mL 盐酸微热溶解后，稀释至1 000 mL。1.3 样品处理准确称取在105烘干1 h 试样0.1000 g，置于30 mL 的聚四氟乙烯坩埚中，加入数滴无水乙醇润湿，加入1 mL（1+1）硫酸，再加入10 mL 氢氟酸，摇匀。置于数显高效多孔电热板低温起加热至240，直到无硫酸烟冒出。加入10 mL（1+1）的盐酸进行提取，在提取液完全清亮状态下，取下，冷却，定容到100 mL 容量瓶中。准确移取待测液10 mL 置150 mL烧杯中，准确加入10 mL 钴内标，加入约100 mL 水，搅匀，用 ICP-OES 法测定。2 结果与讨论本文对影响测定条件，包括分析谱线、检出限、准确度和精密度、内标线、方法比对等进行考察。为保证条件实验时的可靠性，采用滑石国家一级标准物质进行条件实验，并通过标准物质对方法的准确度、精密度等各方面进行了确认，并成功应用于个广西龙胜滑石样品分析。2.1 前处理方法由于滑石本身是亲油疏水的矿物，前处理润湿时加入水会使得滑石包裹着水，成悬浮状，起不到润湿作用。加入无水酒精能起到类似润湿作用。加入氢氟酸和硫酸与滑石反应，作用为将滑石中的二氧化硅以四氟化硅形式挥发掉，其余钙镁铁铝成分均保留在坩埚里，用盐酸进行提取，转为溶液状态。2.2 分析谱线在 ICP-OES 法的实际测试中，如果存在多种元素同时存在，会产生共存元素的干扰，导致光谱干扰、背景干扰和线性范围的影响。因此，在选择分析谱线时需要特别注意。本实验中，针对4种元素进行了同时测量，根据仪器推荐的谱线，选择了34条互相光谱干扰小、背景低、灵敏度适合的谱线，并综合考虑后确定了最优的分析谱线，以确保被测元素的准确性，其波长见表2表2 分析谱线元素分析谱线/nm 内标谱线/nmCaO 422.673345.615MgO 279.553345.615Fe2O3 259.940228.615Al2O3 396.152 345.6152.3 内标法内标法是 ICP-OES 光谱中的常见方法，是为了克服因样品基体所导致的强度变化和波动而采用的一种补偿技术，主要用来监测和校正信号的漂移和一般的基体效应，从而有效提高分析结果的准确度和精密度。内标元素与分析元素应有相近的蒸发性质，内标线与分析线应具有相同或相近的激发电位和电离电位，强度相差不大。样品分析时内标元素的信号值与基数信号值之比为 100%的接近程度作为选择内标元素优先条件，选择某一个合适内标元素，即可校正基体效应，从而实现多元素同时测定。因为滑石中的钴含量非常低，所以本法选择钴作为内标元素，其线性相关系数的测定结果见表3。表3可以看出分析元素有内标控制的线性相关系数会更优。表3 内标对线性相关系数的影响元素分析谱线/nm 线性相关系数 R无内标 有内标CaO 422.6730.998660.99966MgO 279.5530.999480.99998Fe2O3 259.9400.999400.99992Al2O3 396.152 0.999551.000002.4 准确度和精密度利用氢氟酸和硫酸混合酸溶解样品，盐酸提取法加入内标物对滑石国家标准物质 GBW03130、GBW03131两个标准试样进行6次平行测定，探究了钙、镁、铁和铝四种元素的精密度和准确度，详见表4。表4 准确度和精密度GBW03130GBW03131元素标准值/%平均值准确度/%RSD/%元素标准值/%平均值准确度/%RSD/%CaO0.380.372.03CaO2.392.360.97MgO31.8931.910.29MgO29.5029.510.12Fe2O30.290.291.42Fe2O32.642.630.48Al2O30.0880.0880.95Al2O37.627.580.33计算结果表明，标准物质各元素测定值与其标准值基本一致，相对标准偏差（RSD）均在2.03以内，符合地质矿产实验室测试质量管理规范（DZ/T 01302006）中对滑石的钙、镁、铁和铝元素质量管理的要求。2.5 检出限在仪器最佳条件下，对试剂空白溶液连续测定 11 次，以3倍的标准偏差作为仪器检出限。见表5。表5 检出限元素检出限（w）/%CaO0.012MgO0.026Fe2O30.012Al2O30.0222.6 方法比对测定结果分别采用本法、送到外检的数据和 GB/T 153432020滑石化学分析方法分别测定样品1#的 MgO、CaO、Fe2O3、Al2O3数据。结果见表6，从表6可以看出本方法的测量值和 GB/T 153432020滑石化学分析方法测量值十分接近，符合地质矿产实验室测（下转第90页）研究与开发化 工 设 计 通 讯Research and DevelopmentChemical Engineering Design Communications90 第49卷第7期2023年7月角更小，性能更优。从图1可知，当水提饼状、片状茶粕在相同液料比提取时，饼状茶粕提取物润湿性比片状茶粕提取物好。主要原因可能是由于低温冷压榨过程获得的饼状茶粕更有利保留茶粕中的表面活性物质，而高温螺旋压榨过程获得的片状茶粕可能会导致一些表面活性物质失效。表5 水提的小剂量片状茶粕与大剂量片状茶粕提取物接触角类别稀释倍数10 倍100 倍1 000 倍5 000 倍小剂量片状茶粕18.0824.3225.3030.08大剂量片装茶粕20.2623.0827.2035.30洗洁精16.9220.4733.3437.56纯水39.82?图1 水提的小剂量饼状茶粕、饼状茶粕提取物接触角曲线图3 结论本研究通过采用不同溶剂提取饼状茶粕，筛选出具有最优润湿性及最高产率的水提茶粕物，同时考察液料比不同的水提饼状茶粕提取物及水提片状茶粕提取物，筛选出水提茶粕在液料比700 15时获得的提取物润湿性最优。实验结论表明了水提饼状茶粕在液料比700 15时获得提取物的润湿性最优及产率最高。本研究结果表明茶粕提取物在润湿性的优势，使其在洗洁用品方面的运用有着巨大发展空间。参考文献1 耿国彪.8+1 对话 聚焦油茶产业发展 J.绿色中国,2016(23):12-1