电感耦合等离子体原子发射光谱法测定焊剂中的磷元素
2015-01-01
（天津市理化分析中心、天津市半导体技术研究所，天津 300051）
焊剂根据制作工艺不同分为熔炼和烧结两种，是焊接领域中埋弧焊接的必备焊材。焊剂中尤以磷、硫两种元素含量指标最为重要。现今国内对焊剂中磷元素的检验指定方法为钼蓝光度法JB/T7948.8-1999[1]，该方法过程繁琐，操作复杂。本文采用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）[2～4]测定焊剂中的磷元素，对试样溶解方法，元素分析谱线以及加标回收、检出限实验进行研究，确定仪器最佳工作条件；样品分析结果与钼蓝光度法对比准确。
1 实验部分
1.1 仪器与工作条件
仪器名称：电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）；型号：Prodigy High Dispersion ICP型，生产厂家：美国利曼公司。
工作参数：高频发射功率1100W，&冷却气流量20LPM，辅助气流量0.4 LPM，雾化气流量30PSI，样品提升量1.5mL/min，样品冲洗时间30s，积分时间30s，观测方式径向Radial，测样次数4次。
1.2 试剂
分析操作使用分析纯试剂和二次蒸馏水，试剂取用均取自同一瓶。
硝酸（ρ=1.42 g/mL），盐酸（ρ=1.19 g/mL）
1.3 标准溶液
1.3.1 标准贮备液
均来自国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院。C(P)=1000μg/mL
1.3.2 工作标准溶液质量浓度
由磷标准贮备液，按比例逐级稀释配制成磷元素标准工作曲线（见表1），酸度为盐酸1+9。
表1 磷元素标准工作曲线（μg/mL）
1.4 实验方法
称取试样0.5000g，称准至0.0001g，于300mL三角瓶中，加入少量水润湿样品，加入20mL盐酸低温加热30min，再加入1mL硝酸煮沸，冷却，以水定容于100mL容量瓶中，混匀。随同试料作试剂空白。待电感耦合等离子体原子发射光谱仪稳定后，使用仪器中检测。
2 结果与讨论
2.1 谱线的确定
由于焊剂中磷元素含量较低，在选择背景、共存元素干扰小的前提下，灵敏度应尽量较高。再通过对 213.618nm、214.914nm、178.283nm 三条谱线1.0μg/mL基体对比实验后，本实验选择213.618nm作为工作谱线。
2.2 基体效应
焊剂是由铝矾土、镁砂等多种材料混合制作而成，盐酸-硝酸溶解样品不足以使铝等基体元素溶出，消解后的溶液基体很少，再通过对213.618nm处磷元素（1.0μg/mL）基体实验，表明该溶液对213.618nm谱线，干扰很小，基本可以忽略。
2.3 工作曲线的制作
根据ICP—AES线性范围及实际样品中磷元素含量范围，按照表1制作标准工作曲线，曲线的线性回归方程的相关系数为0.9999，并使用此工作曲线检测。
2.4 方法检出限及背景校正
最佳谱线线性范围以保证最好线性拟合，研究了各主体元素对磷元素的背景干扰程度，确定了磷元素的扣背景位置，消除了主体元素引起的连续背景干扰。
应用稀释标准工作溶液系列，建立工作曲线，按照检出限测定方法测定方法空白13次，并计算出磷元素的检出限，见表2。
表2 磷元素背景校正和方法检出限（n=13）
2.5 标准加入法测定方法回收率
于同批样品中加入10.00mL磷标准溶液（C(P)=10.00μg/mL），随同样品处理，测定其回收率。回收率均在96.0%～98.0%之间，标准偏差均小于0.8%。测定结果见表3。
表3 磷元素回收率（n=4）
2.6 测定结果
选取3种不同牌号焊剂，电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）与钼蓝光度法测定磷量（JB/T7948.8-1999）结果比较，见表4。
表4 两种方法结果比较（n=4）
2.7 结果分析
实验证明电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）比较钼蓝光度法测定磷量（JB/T7948.8-1999）在测定焊剂中磷元素中的含量更为快速、准确、有效
[1]中华人民共和国机械行业标准JB/T7948.8-1999熔炼焊剂化学分析方法，钼蓝光度法测定磷量.
[2]辛仁轩.等离子体发射光谱分析[M].北京：化学工业出版社，2005.
[3]Ebert K H.Analysis of Portland Cement by ICP-AES[J].Atomic troscopy,1995(3):102-103.
[4]Rao R.N.TaⅡuri M.V.N.K.An overview of recent applications of inductively coupled plasma mass spectrometry[ICP-AES]in determination of inorganic impurities in drugs and pharmaceuticals[J].Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis,2007.43(1):1-13.
