微波消解—硼酸络合—原子吸收测定钢中全铝

微波消解—硼酸络合—原子吸收测定钢中全铝康华峰，马旭红（鞍钢技术中心，辽宁鞍山 114001）摘要：试验了微波消解—硼酸络合—原子吸收光谱法测定钢中全铝的主要条件及效果，提出以硼酸络合消除氢氟酸的影响，避免了高氯酸发烟带来的某些弊端。

在国产MK－Ⅲ型实验室微波炉上适宜的消解条件为：消解压力1.5MPa，消解时间3min。

试验表明微波消解样品制备方法与熔融回收残渣铝的传统方法相比具有快速、简便、结果准确等显著优点。

关键词：微波消解；全铝；原子吸收；氧化亚氮—乙炔火焰；硼酸钢中全铝的测定无论采用分光光度法[1]，还是采用原子吸收法[2]，都必须事先经过过滤、灼烧、熔融回收残渣铝，操作繁杂，分析周期长，试剂用量多，成本高，而且带进的试剂空白大，分析结果不稳定。

微波消解是近年发展起来的一种溶解试样的新方法，在冶金分析领域，国外应用已较广泛[3]，目前在国内也已开始得到应用[4]。

微波消解用于测定钢中全铝的前处理也已有报道[5] [6]。

本文在国产微波炉上，对全铝微波消解条件进行了试验，并提出采用硼酸络合氢氟酸消除其对测定的影响，继以氧化亚氮-乙炔火焰原子吸收法进行测定。

试验表明，本方法具有快速、准确、消耗低、污染少等优点。

1 实验部分1.1 主要仪器和试剂MK-Ⅲ型光纤压力自控密闭微波溶样系统（中国，上海），功率650W；SC系列密闭压力消解罐；Z-8000型偏振塞曼原子吸收分光光度计，波长：309.3nm，狭缝：0.4nm，燃烧器高度：7.5mm，灯电流：7.5mA，燃气（C2H2）：0.16MPa，助燃气（N2O）：0.04MPa；氢氟酸（优级纯）；盐酸-硝酸混合酸(3+1);硼酸溶液:5%；铝标准溶液：1mg/ml,用时再稀释成100μg/ml的工作液;纯铁；钢标准样品（选取酸溶铝与全铝含量差别比较大的标样）。

1.2 实验方法：称取0.5000g试样于溶样杯中，加入4ml盐酸-硝酸混合酸（3+1），1ml氢氟酸，待剧烈反应结束后，盖上内外盖，装入微波装置内，依照设定的程序进行微波消解。

冷却后加5ml 硼酸溶液（5%），将试液移入50ml容量瓶中，稀释至刻度，混匀。

在原子吸收光谱仪上，氧化亚氮—乙炔火焰中测定其吸光度。

1.3 工作曲线：称取0.5000g纯铁6份于50 ml容量瓶中，加10ml硝酸（1+1）制备成溶液后，分别加入不同量的铝标准溶液(100μg/ml)0，0.25，0.50，1.00，2.50，5.00ml，铝含量分别为0，0.5，1.0，2.0，5.0，10.0μg/ml。

在氧化亚氮-乙炔火焰中测定铝的吸光度，绘制成工作曲线。

2 结果与讨论2.1 微波消解压力和消解时间的选择对钢中全铝的消解用酸已有报道[6]，我们在国产微波炉上对压力和时间等微波消解条件进行了试验，结果列于表1。

表1 不同微波压力、不同压力保持时间（TAP）对铝的消解效果Table 1Digestion results for Al t at different microwave pressure and in different TAP. %样品及含量压力时间Time(min)Sample and content Pressure(Mpa) 1 2 3 4碳素比色钢0.5 0.0828 0.0926 0.0969 0.0965BH0501-1A 1.0 0.0864 0.0930 0.0959 0.0961 （Al t : 0.100） 1.5 0.0880 0.0951 0.0994 0.10092.0 0.0899 0.0959 0.1010 0.0997由表1可见，消解压力和消解时间对样品分解是否完全有较大关系。

本试验所选单罐消解条件：功率650W，消解压力1.5MPa，消解时间3min。

2.2硼酸对氢氟酸的掩蔽消解酸中的氢氟酸对玻璃器皿及原子吸收仪器本身均有腐蚀。

消除氢氟酸影响的一般做法是采用高氯酸发烟的方法，这不但操作麻烦，而且由于发烟程度掌握不同造成结果不稳。

本法选加一定量的硼酸来络合氢氟酸，将其掩蔽从而消除其影响，试验结果列于表2。

表2 加不同量硼酸所测全铝的结果Table 2 Analytical results for Al t content at different amouts of H3BO4 %样品及含量Sample and contentH3BO4 (5%)(ml)0 3 5 10 15 20高碳钢材字224号(Al t:0.047)0.0506 0.0480 0.0475 0.0482 0.0494 0.0498 09MnCuPTi钢6816(Al t:0.053)0.0588 0.0540 0.0533 0.0541 0.0555 0.0571由表2可见，所加硼酸溶液量在3～10ml为宜，硼酸溶液的加入量小于3ml或大于10ml 均使得测定结果偏高，本试验选定加硼酸溶液（5%）5ml。

硼酸加入量不够，掩敝不完全，使得结果偏高；硼酸加入过量，使得结果偏高的原因是影响了燃烧条件。

2.3精密度及准确度选取四个样品，采用本方法进行11次分析，其分析结果及精度见表3。

表3 分析结果精密度和准确度Table 3 Precision and accuracy of Al t analytical results %样品及编号Sample and No. 标准值Certifier测定值Found平均值Average标准偏差SDRSD高碳轴承钢系列标准样品GSBA64018-89 0.0090.0096 0.0075 0.01050.0082 0.0094 0.01000.0092 0.0097 0.00850.0089 0.00870.0091 0.00086 9.45高碳钢材字224号0.0470.0450 0.0458 0.05000.0507 0.0479 0.04680.0451 0.0490 0.04830.0459 0.04650.0474 0.00196 4.1309MnCuPTi钢6816 0.0530.0497 0.0557 0.05060.0501 0.0520 0.05320.0550 0.0542 0.05390.0518 0.05270.0526 0.00199 3.78碳素比色钢BH0501-1A 0.100.1017 0.1042 0.10130.0956 0.0999 0.10860.1027 0.1008 0.09240.1033 0.09700.1007 0.00443 4.40从表3可见本方法的精密度和准确度都比较高，均达到或优于国家标准方法规定的精度指标，且分析结果与标准值完全相符。

3 样品分析称取0.5000g试样于溶样杯中，加入4ml 盐酸-硝酸混合酸(3+1)，1ml 氢氟酸，待剧烈反应结束后，盖上内外盖，装入微波装置内，设定好微波消解条件：压力1.5Mpa，时间3min，进行微波密闭溶样。

冷却后加5 ml硼酸（5%），将试液移入50 ml容量瓶中，稀释至刻度，混匀。

在原子吸收光谱仪上，氧化亚氮—乙炔火焰中测定其吸光度，从工作曲线上查得分析结果。

采用本方法分析了碳钢及低合金钢部分常规试样，并与化学分析值相比较，有很好的一致性，结果见表4。

表4 样品中全铝分析结果Table 4 Analytical results of Al t in samples %样品及编号Sample and No.本方法Preposed化学方法Chemical method坯样4D-20.037 0.038饼样6D-30.015 0.014钢M10.028 0.028钢M60.034 0.033钢c10.020 0.021钢c50.041 0.042 棒样Mg-10.023 0.023棒样Ca-7 0.051 0.0514 结论(1) 用微波消解－原子吸收光谱分析钢中全铝的方法快速、简单，试剂用量少，空白低，分析精度和准确度高。

本方法适用于碳钢及低合金钢中0.005%以上全铝的测定。

(2)消解酸中必须使用氢氟酸，否则试样消解不完全。

而氢氟酸的引入给分析带来一定的影响。

本试验采用加硼酸络合氢氟酸的方法来消除其干扰，操作简便，提高了分析速度。

参考文献：[1] GB223.9-89, 钢铁及合金化学分析方法[s].[2] ISO9658-1990，钢铁化学分析方法[s].[3] H.M.Kingston L.B.Jassie 编,郭振库等译.分析化学中的微波制样技术—原理及应用[M].北京:嵩豪出版社,1992.47[4] 黄庭国. MK型光纤压力自控密闭微波消解系统在分析化学领域里的应用汇编[M],煤炭科学研究总院上海分院，新科微波溶样测试技术研究所，1999.12[5] Femando,L.A.,Heavener,W.D. Gabrielli,C.C.Anal Chem[J],1986,58:511[6] 朱小鹣，纪红玲，冶金分析(J), 2001,21(3):49AAS determination of total aluminum in steel after microwave digestion—boric acid complexingKANG Hua-feng,MA Xu-hong(Technology Center of Anshan Iron and Steel Group Complex,Liaoning Anshan 114001,China)Abstract:The main conditions and effects for the total aluminum determination in steel was tested in this paper,which was undertaking by using the method of microwave digestion-boric acid complexing-atomic absorption spectrophotometry. The boric acid is used to eliminate the effect of fluohydric acid avoiding some shortcomings caused by prechloric acid fuming.In the microwave stove of native MK—Ⅲin the laboratory ,the results showed that when the digestion pressure is 1.5Mpa and digestion time is 3min,it is pared with the method of regeneration for relict aluminum through fusion method,it has fast,easy and correct characteristic,etc.Keywords: microwave digestion;total aluminum;AAS;nitrogenous oxide-acetylene flame;boric acid。