济南国产ICP ICP仪公司

ICP-AES法测定高碳铬铁渣中的硅、铝、钙、铬、镁
（钢研纳克技术有限公司）
摘要 通过控制碱熔的过程和酸化的酸度及炉温防止硅变成二氧化硅析出，利用纳克生产的Plasma1000成功测定了高碳铬铁渣中的硅、铝、钙、铬、镁, 此方法的测定结果与化学方法的测定结果基本一致，偏差分别为0.22（Al2O3）、0.03（CaO）、0.48（MgO）、SiO2（0.56）、0.01（Cr2O3）；方法的重现性较好，8次平行测定的标准偏差分别为：0.77%（Al2O3）、3.57%（CaO）、 0.28%（MgO）、0.52%（SiO2）、1.83%（Cr2O3）。
关键词 ICP-AES；高碳铬铁渣；重现性
高碳铬铁渣中硅的测定传统方法一般都采用化学法，常用的高氯酸脱水重量法，该法准确度高，但方法繁琐、耗时。ICP-AES法测定硅的含量由于硅在前处理过程中*变成二氧化硅析出，从而使硅的测定结果偏低，因此，至今为止，还没有相关的ICP-AES法测定高含量硅的方法报道。炉渣中硅的含量一般很高，只能用碱熔才能溶解完全，碱熔后加酸煮清的过程中，很*析出固体二氧化硅从而使测定结果偏低。本实验应客户的要求，通过控制碱熔的过程和酸化的酸度及炉温，从而防止硅变成二氧化硅析出，采用纳克生产的Plasma1000成功测定了高碳铬铁渣中的硅、铝、钙、铬、镁。
1. 实验
1.1 仪器及参数
Plasma 1000 型顺序扫描发射光谱仪(纳克) , Czermy-Turner光学系统, 焦矩: 1000 mm，光栅有效面积110×110，光栅刻线: 3600 条/mm, 倒线色散率和分辨率: 0.22 nm/mm，0. 0066 nm，入射狭缝20 μm，出射狭缝20 μm。高频电源: 频率27. 12 MHz、入射功率1. 15 kW。工作气体: 氩气纯度> 99. 95%，冷却气15 L/min、等离子气1. 2 L/min、载气0.5 L/min，冲洗气3. 5 L/min，观察高度15.0 mm。
1.2 试剂及标准溶液
过氧化钠：分析纯；盐酸：优级纯。单元素标准溶液均为国家标准溶液，其中Si标准溶液为500 μg/mL，其余均为1 mg/mL。本实验所用水为去离子水。
1.3 试样处理
准确称取0.1000 g试样，放入底层铺有1.0 g过氧化钠的镍坩埚中，搅拌均匀，再在上面覆盖0.5 g过氧化钠，首先在电热炉上将样品加热至软化后放入400 ℃的马弗炉中加热30 min，取出后即刻放入900 ℃马弗炉中熔融10 min，取出，稍冷。加入1.0 g过氧化钠，再于800 ℃马弗炉中熔融5 min。熔融后的坩埚清洗干净外壁后置于500 mL聚四氟乙烯烧杯中，加入150 mL热水浸取出坩埚后，再加入1+1的盐酸50 mL，于250 ℃电热板上加热至溶液澄清，冷却后于250 mL塑料容量瓶定容。随同试样带试样空白。
1.4 标准曲线的配置
标准曲线的配置：对于Si、Mg元素，用水标和加过氧化钠的曲线，测试结果一样；对于Al、Ca、Cr，要求在六个塑料容量瓶中，加入与待测样同重量的镁打底，加酸溶解后加入过氧化钠1.0 g，盐酸（1+3）40 mL，电热炉上煮至无气泡后，再转移到100 mL容量瓶中，根据需要加入标液配置标准曲线。其中Al标准溶液的加入量分别为：0、1、2、3、4、5 mL，Ca、Cr标准溶液的加入量分别为0、0.25、1.0、2.0、3.0、5.0 mL，Si标准溶液的加入量为0、1、3、5、7、9 mL，Mg标准溶液的加入量分别为0、1、3、6、9、12 mL。
2. 结果与讨论
2.1过氧化钠的用量
过氧化钠的用量太多，会堵塞仪器，用量太少，则又会导致样品溶解不完全。本实验分别实验了1.5、2.0、2.5、3.0 g熔剂，结果见表2。结果表明，选用1.5 g时，样品基本溶解完全，但是浸取时不是很好浸取，硅*偏低。后选定2.5 g熔剂作为终的实验熔剂用量。
表2 熔剂量的选择
熔剂用量/g 1.5 2.0 2.5 3.0g
含量w/% Al2O3 16.12 16.20 16.18 16.19
CaO 1.87 1.92 1.91 1.92
MgO 42.31 42.58 42.61 42.78
SiO2 32.28 35.19 35.60 35.64
Cr2O3 2.18 2.15 2.14 2.21
2.2 熔样条件
过氧化钠熔样一般在800～850 ℃、15 min条件下就能熔解完全，但存在不太好浸取的缺点。如果分两次（即先加1.5 g熔剂，900 ℃熔融10 min，再加1.0 g熔剂，800 ℃熔融5 min）熔样，则很好浸取，二氧化硅也易析出。另外，在溶液煮清的过程中，温度不能太高，太高硅*偏低，太低则不容易煮清，因此建议在250 ℃左右的电热板上加热，保证受热较为均匀；此外，浸取的酸不能直接加入浓盐酸，加1:1的盐酸，以免二氧化硅析出。
2.3 标准曲线的配置
对于硅和镁元素，标准曲线中加入与样品同等浓度的过氧化钠测定的结果与不加过氧化钠测定的结果基本一致，而对于含量稍低的Al2O3、CaO、Cr2O3水标测出的结果偏高，要求加入同等量的过氧化钠和镁。
2.4. 测定结果
结果及与化学方法的对照见下表1。由表1 可知，此方法的测定结果与客户提供的化学方法的测定结果基本一致，偏差分别为0.22（Al2O3）、0.03（CaO）、0.48（MgO）、SiO2（0.56）、0.01（Cr2O3），在客户允许的范围内；方法的精密度比较好，8次平行测定的标准偏差分别为：0.77%（Al2O3）、3.57%（CaO）、 0.28%（MgO）、0.52%（SiO2）、1.83%（Cr2O3）。
表1 各元素测定结果
方法 含量，w/%
Al2O3 CaO MgO SiO2 Cr2O3
本法 1 16.35 1.94 42.42 35.25 2.19
2 16.39 1.90 42.49 35.18 2.18
3 16.52 1.90 42.49 35.30 2.19
4 16.12 1.75 42.63 35.09 2.16
5 16.50 1.79 43.25 35.25 2.19
6 16.45 1.92 42.56 35.23 2.21
7 16.37 1.90 41.81 35.65 2.27
8 16.45 1.89 42.57 35.52 2.13
标准偏差(w/%) 0.126 0.0667 0.121 0.185 0.040
相对标准偏差/% 0.77 3.57 0.28 0.52 1.83
平均值 16.39 1.87 42.58 35.31 2.19
化学法 16.17 1.84 42.10 35.87 2.18
3 结论
ICP-AES法测定高碳铬铁渣中的Al2O3、CaO、Cr2O3、SiO2、MgO的方法准确度高、精密度好，解决了客户用化学法测定此类样品方法繁琐、耗时的缺陷。

钢研纳克Plasma 2000ICP光谱仪测定车用三元汽车尾气催化剂中铂、铑、钯的含量
摘要： 采用电感耦合等离子体光谱法对汽车尾气催化转化器中贵金属铂、铑、钯的含量进行测定。优化了测定的条件，调节观测高度及载气流量，使得载气流量为0.46L/min。该方法适用于车用催化剂中贵金属元素铂、铑、钯的测定。
关键词：ICP-AES; 车用催化剂；贵金属元素
根据*共和共环境保护部的《机动车防治年报2014》，中国2013年的机动车保有量达到2.32亿辆，尾气排放已经成为我国空气污染的重要来源之一。汽车尾气催化剂能够有效的降低汽车尾气中污染物的排放量，从而达到改善大气环境质量，保护环境的效果。汽车尾气催化剂中的贵金属成分是有效的催化成分，其含量和负载情况是催化剂性能好坏的判断依据。
ICP-AES作为一种快速定量分析的手段，其分析速度快，具有较低的检出限，并且精密度良好，动态范围宽。本文研究了使用国产全谱扫描电感耦合等离子体发射光谱仪（plasma 2000）测定汽车尾气催化剂中贵金属元素铂、铑、钯的方法，取得了满意结果。
1 实验部分
1.1 仪器及参数
实验过程中ICP-AES Plasma 2000具体参数见表1
表1 钢研纳克plasma2000 ICP光谱仪器主要工作参数
仪器工作参数 设定值 仪器工作参数 设定值
射频功率／W 1150 辅助气流速／L·min-1 0.5
冷却气流速／L·min-1 15 蠕动泵转速/rpm 20
载气流速／L·min-1 0.5 进样时间/s 25
曝光时间/s 8 读数方式 峰面积
全功能型微波化学工作平台：上海市屹尧仪器科技发展有限公司。
1.2 试剂
盐酸，ρ≈1.18 g/ml，优级纯，北京化工厂；
硝酸，ρ≈1.42g/ml, 优级纯，北京化工厂；
氢氟酸，MOS级。
Pt、Rh、Pd的标准溶液，质量浓度均为1000 µg/ml，国家钢铁材料测试中心；
所有溶液用水均为二次去离子水。
1.3样品制备
由于汽车尾气催化剂为多孔状结构，无法直接进行测定，因此需要将样品破碎后进行小结处理。本实验中首先将催化剂完全破碎，粉末球磨成200目以下的粉末，而后使用四分法进行取样，样品待处理。图1是制备前的样品。 图2为制备后的样品
图1 车用催化剂制备前样品
图2 车用催化剂制备后样品
1.4 样品处理
称取0.5g试样于微波消解罐中，加入5ml王水，5mlHF，进行微波消解。而后转移至150ml的聚四氟乙烯烧杯中，在180℃下蒸干溶液，而后加入10ml王水，3mlHF，加热溶解，冷却后转移至50ml容量瓶中，定容摇匀，而后干过滤待测。微波消解条件如表2所示。
表2 微波消解条件
步骤 温度（℃） 压力（atm） 时间（min）
2 结果与讨论
2.1 样品溶解条件的选择与确定
车用催化剂的载体为堇青石，其化学成分为2MgO2·Al2O3·5SiO2，其中也可能包括一些其他杂质元素，基体较为复杂，溶解困难。因此实验过程中使用多种方法溶解样品，即加热板消解法，酸溶回渣法及微波消解法，终经过实验验证及分析，选择微波消解法作为消解方法。加热板消解法消解样品，是将样品放置于聚四氟乙烯烧杯中，加入王水及氢氟酸与高氯酸，回流及冒尽高氯酸烟，反复8次后定容过滤样品。但样品并未溶清，还存在大量的沉淀，而且耗时过长，其测定结果与标准样品比偏低。酸溶回渣是称取样品后进行酸化，而后将之过滤，滤渣放入马弗炉中在碱性条件下灼烧，保留滤液。而后将滤渣滤液合并后定容待测。酸溶回渣有以下问题，一是实验过程中使用到了铂金坩埚，因此车用催化剂中的铂元素无法测定，会引入新的干扰。二是实验过程复杂，时间长，同时并未完全溶解样品。三是其测定结果比标准样品值偏低。因此放弃此方法。使用微波消解法耗时短，过程简单，选用此方法。
2.2 分析谱线的选择
对于同一种元素，ICP-AES Plasma2000有多条谱线可供选择用于，但是由于基体的影响和其他元素对待测元素可能产生的干扰，需要对推荐的谱线进行干扰考察和选择。光谱扫描后，根据样品中各待测元素的含量及谱线的干扰情况，选其灵敏度适宜、谱线周围背景低且无其他元素明显干扰的谱线作为待测元素的分析线。此外，谱线选择时，应尽量将背景位置定位于基线平坦且无小峰的位置，同时左右背景的平均值尽可能与谱峰背景强度一致。谱线选择结果见表3。
表3 各元素分析线
元素/nm Pt Rh Pd
波长 265.945 343.488 229.651
2.3 载气流量的选择
使用Rh343.488nm为调节线，使用ICP-2000进行自动调节载气流量，其进步步速为0.1L，记录其强度时的载气流量，为0.46L/min。以此流量作为分析时使用的流量。并使用Rh343.488nm为调节线，进行矩管准直的调节。记录其强度处的位置。以此载气流量及位置测定元素值。
2.4 加标回收率
为评价方法精密度及准确度, 对3种样品（标1，跑1，圆1）中的贵金属元素铂。铑、钯进行了加标回收率试验，其余各元素的回收率均在94%-97%之间（结果见表4）。
表4 各元素加标回收率
分析元素 加入量/mg/g 实际值
/mg/g 检出量/ mg/g 回收率/ %
Pt 0.08 0 0.0753 94
Rh 0.4 0.23 0.6225 98
Pd 6 2.87 8.71 97
2.5 实际样品测定与标准值对比
使用索克定值样品进行分析，分析结果见表5，结果表明，各元素分析结果与标准样品参考值一致，说明此方法准确、可靠。
分析元素 Pt Rh Pd
标1测定值 0 0.236 5.05
标1标准值 0 0.255 4.85
标2测定值 0 0.254 12.41
标2标准值 0 0.252 12.35
3 结论
采用纳克公司生产的Plasma 2000 型全谱型扫描发射光谱仪测定车用催化剂中贵金属元素铂、铑、钯等元素，可一次性完成对多种元素的测定，适用于各级检验进行多批次、多项目产品的元素。

钢研纳克Plasma 2000ICP光谱仪测定汽车尾气催化剂中贵金属含量
摘要：采用电感耦合等离子体光谱法对汽车尾气催化转化器中贵金属铂、铑、钯的含量进行测定。优化了测定的条件，调节观测高度及载气流量，使得载气流量为0.46L/min。加标回收率表明该方法的加标回收率在94%-98%之间。该方法适用于车用催化剂中贵金属元素铂、铑、钯的测定。
1.3样品制备
由于汽车尾气催化剂为多孔状结构，无法直接进行测定，因此需要将样品破碎后进行小结处理。本实验中首先将催化剂完全破碎，粉末球磨成200目以下的粉末，而后使用四分法进行取样，样品待处理。图1是制备前的样品。图2为制备后的样品。
2 结果与讨论
2.1 样品溶解条件的选择与确定
车用陶瓷催化剂的载体为堇青石，其化学成分为2MgO2·Al2O3·5SiO2，其中也可能包括一些其他杂质元素，基体较为复杂，溶解困难。因此实验过程中使用多种方法溶解样品，即加热板消解法，酸溶回渣法及微波消解法，终经过实验验证及分析，微波消解法具有消解效果好，样品处理简单，速度快，因此选择微波消解法作为消解方法。
2.2 分析谱线的选择
对于同一种元素，ICP-AES Plasma2000有多条谱线可供选择用于，但是由于基体的影响和其他元素对待测元素可能产生的干扰，需要对推荐的谱线进行干扰考察和选择。光谱扫描后，根据样品中各待测元素的含量及谱线的干扰情况，选其灵敏度适宜、谱线周围背景低且无其他元素明显干扰的谱线作为待测元素的分析线。此外，谱线选择时，应尽量将背景位置定位于基线平坦且无小峰的位置，同时左右背景的平均值尽可能与谱峰背景强度一致。谱线选择结果见表2。
结论
车用催化器是防止汽车尾气污染大气的重要防治手段之一。车用催化器中的催化活性组分为铂、铑、钯。而铂、铑、钯作为贵金属，价格昂贵，其在车用催化器中的含量决定着车用催化器的性能及生产成本，因此准确定量其含量成为了车用催化器的重点之一。
本文采用纳克公司生产的Plasma 2000 型全谱型扫描发射光谱仪测定车用催化剂中贵金属元素铂、铑、钯等元素，讨论了样品的制备，溶样条件的选择，分析谱线的测定，载气流量的确定及加标回收率的测定，并且与标准样品进行比对，结果准确可靠。本方法可一次性完成对多种元素的测定，适用于各级检验进行多批次、多项目产品的元素。

钢研纳克ICP光谱仪测定污水中砷、镉、铬、铜、镍、铅、锌
水是人类赖以生存的自然资源，随着经济发展和城市化进程的加快，城市生活用水与工业用水量的增加，产生的污水会对环境造成严重污染，因此对污水排放的监测尤为重要。本文采用ICP-OES法对污水中As，Cd，Cr，Cu，Ni，Pb，Zn进行测定。
使用仪器：钢研纳克技术股份有限公司 Plasma 2000 电感耦合等离子体发射光谱仪
图1 Plasma 2000 电感耦合等离子体发射光谱仪
仪器特点：
观测方式：径向观测
光源：高效固态射频发生器，小体积高效率
分光系统：中阶梯光栅与棱镜交叉色散结构，全谱瞬态直读
器：大面积背照式CCD芯片，高紫外检出效率，宽动态范围
表1 Plasma 2000工作条件
载气流量（L/min） 辅助气流量（L/min） 冷却气流量（L/min）
0.6 0.5 13.5
RF功率（W） 曝光时间（s） 蠕动泵转速（rpm）
1250 8 20
实验方法
分取一定量污水样品，加入5ml硝酸，加热15min，定容至25ml容量瓶待测。
分析谱线的选择
表2 Plasma 2000谱线选择
元素 As Cd Cr Cu
谱线（nm） 197.262 214.438 267.716 327.396
元素 Ni Pb Zn
谱线（nm） 341.476 220.353 202.548
标准曲线绘制
As，Cd，Cr，Cu，Ni，Pb，Zn标准溶液（国家钢铁材料测试中心，1000μg/mL）
配制曲线浓度如表3 ，线性相关系数大于0.999。
表3 标准曲线浓度（μg/mL）
元素名称 S0 S1 S2 S3 S4 S5
As 0 0.5 1 5 10 20
Cd 0 0.5 1 5 10 20
Cr 0 0.5 1 5 10 20
Cu 0 0.5 1 5 10 20
Ni 0 0.5 1 5 10 20
Pb 0 0.5 1 5 10 20
Zn 0 0.5 1 5 10 20
方法检出限
表 4方法检出限（μg/mL）
元素 As Cd Cr Cu
检出限 0.0320 0.0018 0.0039 0.0030
元素 Ni Pb Zn
检出限 0.0039 0.0285 0.0018
测定结果及加标回收率
在实际样品中加入被测元素，其加标回收率为91.7%-106.6%之间。
表 5 样品分析结果（μg/mL）
元素 样品测定值 加入量 加标测定值 加标回收率 GB8978-1996
As 0.487 1 1.460 97.3 <0.5
Cd 0.0532 0.1 0.149 95.8 <0.1
Cr 1.257 2 3.365 105.4 <1.5
Cu 0.795 1 1.712 91.7 <2.0
Ni 0.465 1 1.456 99.1 <1.0
Pb 0.512 1 1.561 104.9 <1.0
Zn 0.199 0.5 0.732 106.6 <5.0
结论
本方法采用Plasma 2000电感耦合等离子体发射光谱仪测定污水中的As，Cd，Cr，Cu，Ni，Pb，Zn，方法检出限为0.0018μg/mL-0.0320μg/mL之间，加标回收率介于91.7%-106.6%之间，方法可靠，适用于污水中的As，Cd，Cr，Cu，Ni，Pb，Zn等元素的。

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