ICP-OES法测定磷铁中的钒

2019年第3期LYS Science-Technology& Management
·36·ICP-OES法测定磷铁中的钒
乔蓉王瑞珍
(涟钢质量部)
摘要采用浓硝酸+氢氟酸+浓盐酸+高氯酸加热处理磷铁样品，选择V310.230和V311.071为测定谱线，由于样品中含有大量的Fe离子，故采用基体匹配法：加入0.14g高纯铁粉，以消除Fe基体带来的干扰。

结果表明：磷铁中V的百分含量在0.01%～1%，其线性相关系数大于0.999，方法中V的检出限为0.0011µg/ml，加标回收率在97.50%～100.70%之间，精密度也较好。

关键词磷铁；ICP-OES；钒；测定
2018年3月份，一炼轧生产电工钢LGW1300HZ中的V超标，导致10炉钢水判废。

一炼轧从原料找原因，送一批不同种类的合金到质量部检测，最后找出V超标的原因是磷铁，V 含量高达0.73%。

磷铁中测定V既没有国家标准方法，实验室现有标准物质中也没有V的定值。

笔者采用硝酸、氢氟酸、盐酸和高氯酸溶样，ICP 直接测定[1-3]，准确度和精密度均能满足V的检测要求。

1 实验部分
1.1 仪器配置及工作参数
仪器：美国热电IRIS Intrepid型电感耦合等离子体原子发射光谱仪。

仪器配置参数如表1，仪器工作参数如表2。

表1 仪器配置参数
分光系统进样系统雾化室检测器
中阶梯光栅+棱镜同心型雾化器旋流型CID半导体
表2 仪器工作参数
功率/W 观测高度/mm 雾化速率/(ml.min-1) 长波时间/s 短波时间/s 清洗时间/s 辅助气流量/(L.min-1) 1150 15 1.4 10 15 30 0.5
1.2 主要试剂
硝酸：分析纯。

盐酸：分析纯。

氢氟酸：分析纯。

高氯酸：分析纯。

钒标准溶液：1mg/ml（国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院）。

钒标准溶液：10 µg/ml，移取1.00ml钒标准溶液（1.2.5）至100ml容量瓶中（事先加入10ml 浓盐酸），定容，摇匀，备用。

分析用水为超纯水。

1.3 实验方法
称取试样0.2000g（精确至0.0002g），置于250ml塑料王烧杯中，用少量水冲洗瓶壁，加入5ml浓硝酸，5ml氢氟酸，加热煮沸，再加入5ml 浓盐酸，至试样完全溶解，加入5ml高氯酸，冒烟至杯口，以赶尽氢氟酸，取下冷却，再加入10ml(1+1)的盐酸溶解盐类，转移至100ml容量瓶中，定容，摇匀，待测。

1.4 标准曲线的绘制
称取5份高纯铁粉（99.99%）0.14g（磷铁中的铁含量大约70%），分别置于锥形瓶中，加入10ml盐酸，加热至溶解完全，冷却后，转入100ml 容量瓶中。

再按表3移取钒标液，B1和B2移取钒标液（10 µg/ml），B3、B4和B5移取钒标液（1mg/ml），用水稀释至刻度，摇匀。

处理好后，然后在仪器上依次测定钒元素谱线强度，将强度值和浓度对应关系绘制工作曲线，回归方程相关系数r≥0.999。

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表3 标液配置
编号
B0 B1 B2 B3 B4 B5 移取钒标准溶液体积/ml
0 0.20 2.00 0.40 1.00 2.00 对应的钒浓度/% 0
0.0100
0.1000
0.2000
0.5000
1.0000
注：标液配置的浓度可根据试样含量的高低自行修改。

2 结果与讨论
2.1 溶样方法的选择[2-3]
之前磷铁试样的溶解都是用微波消解法，但实验室的微波消解仪全部坏了，不能使用。

根据查阅的ICP 法测定磷铁的资料，采用硝酸和氢氟酸溶样，加热溶解一段时间，发现此法不能很好溶解磷铁，于是，加了5ml 盐酸，最后试样基本溶解完全，再加入5ml 高氯酸冒烟，目的是赶尽氢氟酸，以方便ICP 测定时可以使用普通玻璃雾化器。

笔者还试验了其它法溶样，各溶样结果见表4。

表4 试样溶解试验
溶解方法
结果 5ml 浓硝酸+5ml 氢氟酸
试样溶解不完全
5ml 浓盐酸+5ml 氢氟酸 试样溶解不完全
5ml 浓硝酸 +5ml 氢氟酸
+5ml 浓盐酸酸+5ml 高氯酸
试样溶解完全且试液清亮
本实验最后选用5ml 浓硝酸+5ml 氢氟酸+5ml 浓盐酸+5ml 高氯酸溶样，试样溶解完全，
最后加入10ml （1+1）盐酸溶解盐类，试液清亮。

2.2 分析谱线的选择
IRIS Intrepid 型全谱直读光谱仪，分辨率高，
采用CID 检测器，能同时检测每个元素的多条谱线。

一般来说，试样含量低时，选用灵敏级的谱线，试样含量高时，选用次灵敏级的谱线。

但在样品分析时，需要对元素的几条灵敏线进行光谱干扰甄别，避开磷铁中的Fe 元素的谱线干扰，V 含量不高，一般正常磷铁试样V 含量低于0. 1%，选用了灵敏谱线V310.230和V311.071，经验证，两条谱线结果基本一致。

2.3 功率和载气流量
其它实验条件不变，考察射频功率（1000～1300W ）和载气流量（0.5～1L/min ）对待测元素
强度的影响。

结果表明：载气流量增加，待测元素强度先增加后降低，在0.93L/min 时达到最大；功率增加，待测元素强度增加。

考虑到加大载气流量，虽然灵敏度增加，但仪器噪声、背景干扰也随之增加，会影响准确度；且经常使用大功率会减少射频功率管的寿命。

因此在满足检测检测要求的前提下，选择功率为1150W 、载气流量为0.85L/min 进行测定。

2.4 干扰效应的消除
在本实验中，非光谱干扰主要采用基体匹配法配制标准溶液，即模拟实际样品组成，在标准溶液和试样中加入等量的盐酸、Fe 含量来消除干扰。

光谱干扰的消除主要利用仪器应用软件本身的谱线选择功能，选择干扰小的谱线，以及采用离峰背景扣除法进行背景校正，来消除共存元素间的干扰[4-5]。

2.5 方法的检出限
按照本方法试验条件，
空白溶液平行测定10次，以其3倍标准偏差作为方法的理论检出限，试验数据见表5。

表5 分析方法的检出限
元素 V 检出限/(µg.ml -1)
0.0011
2.6 加标回收实验
因实验室现有的磷铁标准物质中无V 的定值，采用加标回收实验来验证该方法的准确性，具体结果见表6。

从表6可见，回收率比较好。

2.7 精密度实验
按照本实验条件对两个待测试液测定10次，分析结果及相对标准偏差见表7。

从表7可以看出，精密度较好。

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表6 加标回收实验
项目试样号实际值/(µg.ml-1) 加入量/(µg.ml-1) 测定值/(µg.ml-1) 回收率/% V
1# 14.58 10.00 24.65 100.70
2# 0.21 0.20 0.405 97.50
表7 精密度实验
项目测定值/% 平均值/% RSD/%
V
0.7299 0.7289 0.7271 0.7316
0.7328 0.7285 0.7236 0.7282
0.7324 0.7258
0.7289 0.402
0.0115 0.0101 0.0105 0.0103
0.0099 0.0108 0.0100 0.0106
0.0099 0.0104
0.0105 5.39
3 结论
称取试样0.2000g(精确至0.0002g)，选用5ml 浓硝酸+5ml氢氟酸+5ml浓盐酸+5ml高氯酸溶样，加热至试样溶解完全，最后加入10ml（1+1）盐酸溶解盐类，定容至100ml容量瓶中，再用ICP 直接测定，结果表明，该法精密度和准确度较高，检出限低，能用于生产样的实际检测中。

参考文献
1 王海舟. 铁合金分析[M]. 北京:科学出版社,2003.
2 李浩杰,关迪锋,莫蔓,等. 磷铁中磷硅钛测定方法的研究[J]. 检验检疫科学,2005,15(增刊):29-33.
3 张兴梅,王宏,金哲. 电感耦合等离子体原子发射光谱法测定各类铁合金中主量元素[J]. 理化检验-化学分册, 2008,44(增)：85-87.
4 辛仁轩,余正东,郑建明,等. 电感耦合等离子体发射光谱法原理及其应用[M]. 北京:冶金工业出版社,2012:199.
5 赵君威,梅坛,鄢国强,等. 电感耦合等离子体原子发射光谱分析中的光谱干扰及其校正的研究进展[J]. 理化检测-化学分册,2013,3:364-369.
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