鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司
PlasmaMS 300型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定高純銅中14種雜質(zhì)元素
檢測樣品:高純銅
檢測項目:Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、As、Se、Cd、Sn、Sb、Pb、Bi等雜質(zhì)元素
方案概述:鋼研納克采用PlasmaMS300型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀,建立了純銅雜質(zhì)元素檢測方案。該方案選用基體匹配和內(nèi)標校正法克服純銅基體效應(yīng),通過碰撞池來消除多原子離子干擾,建立起對純銅中Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、As、Se、Ag、Cd、Sn、Sb、Pb、Bi等14種元素的檢測分析方法。
PlasmaMS 300型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定高純銅中14種雜質(zhì)元素
純銅具有優(yōu)異的導電性、導熱性、抗磁性、高塑性、耐蝕性等性能,可用于制造電線電纜、羅盤、航空儀表等。工業(yè)純銅中常含有微量的Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、As、Se、Cd、Sn、Sb、Pb、Bi等雜質(zhì)元素,會大大降低銅的導電導熱性能。
鋼研納克采用PlasmaMS 300型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀,建立了純銅雜質(zhì)元素檢測方案。該方案選用基體匹配和內(nèi)標校正法克服純銅基體效應(yīng),通過碰撞池來消除多原子離子干擾,建立起對純銅中Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、As、Se、Ag、Cd、Sn、Sb、Pb、Bi等14種元素的檢測分析方法。
圖1:純銅電芯
樣品制備與前處理
樣品前處理方法參考標準《GB/T 5121.28-2021銅及銅合金化學分析方法 第28部分:鉻、鐵、錳、鈷、鎳、鋅、砷、硒、銀、鎘、錫、銻、碲、鉛和鉍含量的測定 電感耦合等離子體質(zhì)譜法》,本實驗經(jīng)過一定改進后形成了本方法。
稱取一定量純銅樣品于聚四氟乙烯燒杯中,加入硝酸加熱消解后,將溶液轉(zhuǎn)移至50ml塑料容量瓶,加入內(nèi)標,定容搖勻。同等條件做空白。待分析。
稱取相同質(zhì)量的純銅標準品,經(jīng)與樣品相同步驟前處理后作為基體溶液加入到標準溶液中, 再加入內(nèi)標后定容。內(nèi)標元素根據(jù)各元素質(zhì)量數(shù)分別選擇45Sc、103Rh、187Re。
在測試過程中,待測元素受干擾較為嚴重,因此選用基體匹配和內(nèi)標校正法克服基體效應(yīng),開啟碰撞氣利用動能歧視原理來消除干擾。
圖2:純銅樣品
待測元素同位素質(zhì)量數(shù)選擇
在測定中,從“質(zhì)譜干擾”和“同位素豐度”兩方面考慮選出各元素的最佳質(zhì)量數(shù)。
表1 待測元素質(zhì)量數(shù)選擇表
元素 | 質(zhì)量數(shù) | 元素 | 質(zhì)量數(shù) |
Cr | 52 | Se | 78 |
Mn | 55 | Ag | 107 |
Fe | 56 | Cd | 111 |
Co | 59 | Sn | 118 |
Ni | 60 | Sb | 121 |
Zn | 68 | Pb | 208 |
As | 75 | Bi | 209 |
結(jié)果與討論
1、 待測元素譜圖和工作曲線
按照儀器設(shè)定的工作條件對標準溶液系列進行測定,以待測元素質(zhì)量濃度為橫坐標,強度為縱坐標,繪制校準曲線,見表2。部分代表性元素工作曲線如下圖3~圖7。
表2 待測元素標準曲線濃度表
分析 元素 | 質(zhì)量 數(shù) | 標準曲線濃度(ug/L) | 線性 系數(shù) | ||||||||
STD1 | STD2 | STD3 | STD4 | STD5 | STD6 | STD7 | STD8 | STD9 | |||
Cr | 52 | 0.0 | 0.2 | 0.4 | 0.8 | 2.0 | 4.0 | 8.0 | 20.0 | 40.0 | 0.999903 |
Mn | 55 | 0.999924 | |||||||||
Fe | 56 | 0.999933 | |||||||||
Co | 59 | 0.999911 | |||||||||
Ni | 60 | 0.999912 | |||||||||
Zn | 68 | 0.999926 | |||||||||
As | 75 | 0.999910 | |||||||||
Se | 78 | 0.999957 | |||||||||
Ag | 107 | 0.999901 | |||||||||
Cd | 111 | 0.999933 | |||||||||
Sn | 118 | 0.999963 | |||||||||
Sb | 121 | 0.999908 | |||||||||
Pb | 208 | 0.999930 | |||||||||
Bi | 209 | 0.999910 |
圖3: Mn工作曲線
圖4: Zn工作曲線
圖5: Ag工作曲線
圖6: Cd工作曲線
圖7: Pb工作曲線
2、 檢測結(jié)果、方法檢出限和精密度
以下結(jié)果是在重復性條件下獲得的兩次獨立測試結(jié)果的測定值,計算其平均值。根據(jù)GB/T 5121.28-2021,在該平均值范圍內(nèi)兩個測試結(jié)果的絕對差值均未超過重復性限(r)規(guī)定,符合標準中的精密度要求。測定樣品加標結(jié)果,各元素回收率均在90%~110%之間。結(jié)果見表3。
表3 樣品檢測結(jié)果和加標測定結(jié)果表
分析 元素 | 檢出限 (ng/mL) | 樣品1測定值(ug/g) | 樣品2測定值(ug/g) | 樣品2加標值(ug/g) | 樣品2加標測定值(ug/g) | 回收率(%) |
52Cr | 0.0046 | N.D. | 3.78 | 2.0 | 5.89 | 106% |
55Mn | 0.0027 | 0.55 | 1.42 | 2.0 | 3.46 | 102% |
56Fe | 0.0420 | 13.10 | 9.35 | 5.0 | 14.62 | 105% |
59Co | 0.0019 | N.D. | 0.02* | 0.2 | 0.232 | 106% |
60Ni | 0.0153 | 0.65 | 0.43 | 0.2 | 0.619 | 95% |
68Zn | 0.0278 | 3.11 | 0.20 | 0.2 | 0.414 | 107% |
75As | 0.0127 | 0.36 | 0.02* | 0.2 | 0.225 | 103% |
78Se | 0.1173 | 0.12* | 0.13* | 0.2 | 0.347 | 109% |
107Ag | 0.0014 | 2.73 | 2.02 | 2.0 | 4.15 | 107% |
111Cd | 0.0017 | N.D. | 0.01* | 0.2 | 0.226 | 108% |
118Sn | 0.0079 | N.D. | 63.70 | 10 | 73.44 | 97% |
121Sb | 0.0015 | 0.17* | 0.04* | 0.2 | 0.234 | 97% |
208Pb | 0.0009 | 0.32 | 0.20 | 0.2 | 0.405 | 103% |
209Bi | 0.0007 | 0.17* | 0.16* | 0.2 | 0.363 | 102% |
*:該值低于工作曲線zd點,作為參考結(jié)果。
結(jié)論
采用PlasmaMS 300型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀同時測定純銅中Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、As、Se、Ag、Cd、Sn、Sb、Pb、Bi等14種元素,方法簡單,分析結(jié)果準確可靠,測定結(jié)果穩(wěn)定,加標回收良好,適用于高純銅中雜質(zhì)元素含量的測定。
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