国产真实乱野战_国产小受18asian_国产精品夜夜夜爽阿娇_久久一本精品99久久精品88_亚洲高清乱码午夜电影网制服

浙江國(guó)檢檢測(cè)

首頁(yè) 檢測(cè)百科

分享:電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法 測(cè)定高純氧化鈧中痕量鐵

2021-06-29 10:11:57 

鄒 龍,劉榮麗 ,易 師

(湖南稀土金屬材料研究院,長(zhǎng)沙410126)

中圖分類號(hào):O657.31   文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B   文章編號(hào):10014020(2017)07081404

鈧作為稀土元素,具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),如鈧元素加到鋁合金中,可以顯著提高合金的再結(jié)晶溫度,強(qiáng)烈抑制沿晶斷裂傾向,提高合金強(qiáng)度、塑性和斷裂韌性[12]。近年來(lái),隨著新材料技術(shù)的迅猛發(fā)展,氧化鈧(Sc2O3)更是廣泛應(yīng)用于固體氧化物燃料電池(SOFCs)[3]、新一代激光晶體[4]、大功率金屬鹵素?zé)?、高能輻射用核能屏蔽、特種陶瓷等領(lǐng)域。但氧化鈧中含有的雜質(zhì)元素會(huì)導(dǎo)致這些材料性能極大下降,因此人們對(duì)氧化鈧的純度要求越來(lái)越高,對(duì)所含雜質(zhì)元素的控制也愈加重視,而鐵是其中重要的雜質(zhì)元素之一。

氧化鈧中雜質(zhì)鐵的測(cè)定一般采用電弧粉末法[5]、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICPAES)[6]、石墨爐原子吸收光譜法(GFAAS)[7]、分光光度法等。這些方法已成功應(yīng)用于氧化鈧中較高含量鐵的測(cè)定,但當(dāng)高純氧化鈧中鐵含量小于10μg·g-1時(shí),上述方法受基體干擾嚴(yán)重,測(cè)定結(jié)果重現(xiàn)性低。針對(duì)高純氧化鈧中痕量非稀土雜質(zhì)測(cè)定,電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICPMS)被認(rèn)為是最有效方法,但是對(duì)于雜質(zhì)鐵的測(cè)定,在氬氣背景下存在的大量ArO+ 與鐵的質(zhì)子數(shù)重合(56Fe與38Ar18O/40Ar16O、57Fe與40Ar17O、58Fe與40Ar18O),嚴(yán)重干擾質(zhì)譜測(cè)定。文獻(xiàn)[8]采用動(dòng)態(tài)反應(yīng)池技術(shù)(DRCe),用甲烷替代氬氣為反應(yīng)氣體,選擇適當(dāng)同位素及儀器工作參數(shù),實(shí)現(xiàn)了DRCICPMS對(duì)高純稀土中鐵的測(cè)定,但是DRCICPMS運(yùn)行成本高,維護(hù)費(fèi)用高,制約了在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。而研究高純氧化鈧中痕量鐵富集分離,是提高測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度的有效途徑之一。目前國(guó)內(nèi)外常采用的分離富集方法主要有離子交換法、萃取法和液膜法等。其中,固相萃?。ǎ樱校牛┯捎诰哂惺褂梅奖?、富集效率高、吸附劑選擇靈活等特點(diǎn),已發(fā)展成一種有效的多元素預(yù)富集方法[9]。本工作利用鄰二氮菲與氧化鈧中痕量鐵可生成被活性炭吸附的配合物,使用純化處理活性炭為吸附劑的固相萃取進(jìn)行富集、洗脫,采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定富集后的鐵,建立了測(cè)定高純氧化鈧中痕量鐵方法。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

AgilentICPOES700型全譜直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀;MilliQAcademic型超純水儀;固液分離層疊式過(guò)濾器;聚四氟乙烯(PTFE)吸附

柱(50mm×9mm)。鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液:1.000g·L-1,稱取高純金屬鐵1.0000g,用硝酸(1+1)溶液30mL溶解,加熱煮沸除去氮氧化物,冷卻,移入1L容量瓶中,使用前用水稀釋至所需質(zhì)量濃度??箟难崛芤海嘿|(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%。鄰二氮菲溶液:質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%。緩沖 溶 液:稱 取 六 次 甲 基 甲 胺 40g,加 水100mL,鹽酸10mL溶解并搖勻。高 純 氧 化 鈧 模 擬 溶 液:稱 取 高 純 氧 化 鈧20.0000g置于250mL燒杯中,加入鹽酸50mL,低溫加熱溶解,并蒸發(fā)溶液至近干,加入水20mL冷卻至室溫,轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中,用水稀釋至刻度。AlfaAesar活 性 炭 為 分 析 純,粒 徑 0.38~0.83mm;鹽酸、硝酸均為優(yōu)級(jí)純,使用前經(jīng)亞沸蒸餾器蒸餾提純;試驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

發(fā)射功率1.0kW;等離子氣流量15.0L·min-1,輔助氣流量1.50L·min-1;霧化器壓力200kPa;觀測(cè)高度10mm,一次讀數(shù)時(shí)間5s,儀器穩(wěn)定延時(shí)15s,進(jìn)樣延時(shí)30s;泵速15r·min-1;清洗時(shí)間10s;鐵分析譜線Fe259.940nm。

1.3 試驗(yàn)方法

稱取活性炭500g,用純化后的鹽酸(1+1)溶液浸泡,固液分離層疊式過(guò)濾器過(guò)濾,多次水洗直到濾液呈中性,烘干備用。將PTFE吸附柱用鹽酸(1+1)浸泡30min后,接入蠕動(dòng)泵后以15r·min-1轉(zhuǎn)速進(jìn)水清洗10min,備用。

動(dòng)態(tài)吸附:稱取試樣2.0000g置于250mL燒杯中,加入鹽酸20mL,低溫加熱溶解,并蒸發(fā)溶液至近干,加入水20mL,冷卻至室溫,加入緩沖溶液將溶液pH 調(diào)至4.0~6.0,再依次加入抗壞血酸溶液2.5mL,鄰二氮菲溶液5mL,轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻靜置10min待測(cè)。將1 g 已純化活性炭填充入PTFE 吸附柱(50mm×9 mm)中,接入蠕動(dòng)泵后以20.0mL·min-1速率進(jìn)水清洗5min,再以5.0mL·min-1速率進(jìn)待測(cè)溶液。隨后用硝酸(1+1)溶液10mL洗脫保留在柱上的金屬離子,洗脫4min,將洗脫液轉(zhuǎn)移至25 mL 容量瓶中定容,在儀器工作條件下測(cè)定。靜態(tài)吸附:?。担埃恚蹋穑龋矗啊叮暗暮煌|(zhì)量濃度Fe(Ⅱ)的高純氧化鈧模擬溶液,依次加入抗壞血酸溶液10 mL,鄰二氮菲溶液25 mL,振蕩10min后,加入1g活性炭吸附鐵的配合物,振蕩30min,靜置。移取上清液,用ICPAES測(cè)定上清液中鐵的含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 酸度及配位劑用量的選擇

酸度是影響痕量鐵分離富集的重要因素之一,配位劑鄰二氮菲在酸度為pH2~9時(shí)才能與鐵生成穩(wěn)定配合物[10],而此配合物也只有在一定酸度下才能被活性炭吸附。試驗(yàn)將待測(cè)溶液調(diào)節(jié)至不同酸度,按試驗(yàn)方法測(cè)定,考察了pH 為1.0~9.0時(shí)氧化鈧中鐵的吸附率,結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可知:當(dāng)pH 小于4.0時(shí),鐵的吸附率隨著pH 的增大而增大;當(dāng)pH 為4.0~6.0時(shí),鐵的吸附率隨著pH 的增大變化不大,說(shuō)明鐵可被穩(wěn)定吸附;當(dāng)pH 大于6.0時(shí),鐵的吸附率隨著pH 的增大而減小。試驗(yàn)選擇pH 為4.0~6.0。為保證加入的鄰二氮菲能與溶液中鐵配位反應(yīng)完全,試驗(yàn)考察了不同鄰二氮菲溶液加入量對(duì)鐵的吸附率的影響,結(jié)果表明鄰二氮菲用量在5mL左右時(shí),吸附率大于95%且趨于穩(wěn)定。試驗(yàn)選擇配位劑鄰二氮菲溶液用量為5mL。

酸度對(duì)鐵吸附率的影響


2.2 活性炭用量及進(jìn)樣速率的選擇

吸附劑活性炭作為吸附鐵的載體,其用量是影響方法有效性的重要因素之一?;钚蕴康撵o態(tài)吸附容量是一個(gè)重要參數(shù),決定了活性炭能最大限度吸附溶液中多少鐵離子。固定溶液體積為50mL,活性炭用量為 1g,改變鐵的初始質(zhì)量濃度,按照1.3節(jié)中靜態(tài)吸附試驗(yàn)方法進(jìn)行考察,按公式(1)、(2)計(jì)算得活性炭對(duì)鐵的吸附率和吸附量,結(jié)果見(jiàn)

吸附率、吸附量公式


式中:ρ0 為初始溶液中 Fe(Ⅱ)的質(zhì)量濃度,mg·L-1;ρ為吸附后溶液中剩余的Fe(Ⅱ)的質(zhì)量濃度,mg·L-1;犞 為試樣溶液的體積,mL;犕 為活性炭的質(zhì)量,mg;犃犱狊為吸附率,%;犙狊 為靜態(tài)吸附容量,mg·g-1。

結(jié)果表明:在活性炭1g的用量下,當(dāng)模擬溶液中的初始質(zhì)量濃度超過(guò)4mg·L-1時(shí),活性炭對(duì)Fe(Ⅱ)的 吸 附 率 顯 著 下 降,計(jì) 算 可 知 活 性 炭 對(duì)Fe(Ⅱ)的最大靜態(tài)吸附容量為4.84mg·g-1。

進(jìn)樣速率決定了樣品溶液中鐵離子與吸附劑活性炭接觸時(shí)間的長(zhǎng)短。進(jìn)樣速率過(guò)快,鐵離子無(wú)法

被活性炭完全吸附,進(jìn)樣速率過(guò)慢則延長(zhǎng)分析時(shí)間。因此,應(yīng)選擇合適的進(jìn)樣速率確保鐵離子被快速高效的吸附。按照動(dòng)態(tài)試驗(yàn)方法,將50mL樣品以不同的速率進(jìn)樣,計(jì)算鐵的回收率。結(jié)果表明:當(dāng)進(jìn)樣速率在1.0~5.0mL·min-1時(shí),鐵離子的回收率均在90%以上;當(dāng)進(jìn)樣速率大于5.0mL·min-1時(shí),鐵的 回 收 率 顯 著 降 低。試 驗(yàn) 選 擇 進(jìn) 樣 速 率 為5.0mL·min-1。

2.3 洗脫劑的選擇

活性炭富集物的洗脫,一般選用鹽酸或硝酸。按照試驗(yàn)條件考察了不同體積鹽酸(1+1)溶液及硝酸(1+1)溶液以5mL·min-1的速率洗脫的效果,以鐵的回收率為縱坐標(biāo),酸的用量為橫坐標(biāo)作圖,其結(jié)果圖3。

由圖3可知:硝酸的洗脫效果優(yōu)于鹽酸,采用硝酸(1+1)溶液10mL能有效洗脫鐵配合物,回收率在95%以上。試驗(yàn)選擇10mL硝酸(1+1)溶液作為洗脫劑。

2.4 分析譜線的選擇


用鐵元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液和空白溶液在各波長(zhǎng)處進(jìn)行掃描,得到各波長(zhǎng)掃描輪廓圖,然后輸入洗脫液中的主要共存干擾元素鈧、鈣等標(biāo)準(zhǔn)溶液,得到相應(yīng)的波長(zhǎng)掃描圖。根據(jù)計(jì)算機(jī)顯示的這些譜線及背景輪廓和強(qiáng)度值,以及觀測(cè)到干擾的類型和程度,選定鐵的分析譜線為Fe259.940nm。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢出限

高純氧化鈧中痕量鐵的線性范圍為0.02~1.00mg·L-1,線 性 回 歸 方 程 為 狔=1.134×103狓+1.465×10,相關(guān)系數(shù)為0.9995。檢出限是用特定分析方法在給定的置信度內(nèi)可從樣品中定性檢出待測(cè)物質(zhì)的最低濃度或最小量[11]。按照國(guó)際理論與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)的規(guī)定,測(cè)定空白溶液11次,以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算得檢出限(3σ)為0.052μg·g-1。

2.6 精密度和回收試驗(yàn)

取4種不同批次高純氧化鈧,每一批次樣品分別準(zhǔn)確稱取12份,其中6份用于直接測(cè)定,并計(jì)算測(cè)定值相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),另6份在溶樣后加入4.00mL質(zhì)量濃度為1.00mg·L-1的鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液(相當(dāng)于樣品中鐵的加入量為2.00μg·g-1)進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表1。

精密度和回收試驗(yàn)結(jié)果(狀=6)


由表1可知:回收率在71.0%~109%之間,RSD在2.0%~7.2%之間,方法準(zhǔn)確可行。

本工作系統(tǒng)地研究了固相萃取活性炭分離富集電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定高純氧化鈧中痕量鐵的試驗(yàn)條件,方法準(zhǔn)確、可靠,能夠滿足當(dāng)前科研生產(chǎn)的需要。