氢氧化铁共沉淀分离ICP-AES测定钼制品中的磷

蒋碧仙,魏淑红,谭雪红,杨秋萍

(四川西冶地质测试技术有限公司,四川成都611743)

氢氧化铁共沉淀分离ICP-AES测定钼制品中的磷

蒋碧仙,魏淑红,谭雪红,杨秋萍

(四川西冶地质测试技术有限公司,四川成都611743)

试样以硝酸-硫酸混合酸溶解,在氨水介质中,钼制品中的微量磷与氢氧化铁形成共沉淀,从而与钼基体进行分离,用ICP-AES测定磷的浓度。试验表明,铁溶液加入体积对氢氧化铁共沉淀磷量有影响;加入过量氨水体积、碳酸铵的质量和待测样品称样量(小于5g)对于共沉淀效果没有明显影响。方法的检出限为0.27μg/m L。应用该方法对国家标准物质进行分析,分析结果的标准偏差(SD)小于0.000 8,相对标准偏差(RSD)小于5.2%。

氢氧化铁;共沉淀;ICP-AES;钼制品;磷

1 引言

钼制品中磷含量很低,通常采用比色法[1-3]进行检测。试样经硝酸-硫酸混合酸分解后,在硫酸介质中用正丁醇-三氯甲烷混合萃取液萃取,以氯化亚锡还原成磷钼蓝进行比色。该方法流程长,使用的有机试剂不仅对环境造成污染,而且危害人体健康。随着各种大型分析仪器(如ICP-AES、XRF等)在分析检测领域的应用普及,各种以仪器设备为检测手段的方法也有报道[4-5]。戴学谦采用离心浇铸制样-X荧光光谱法对钼铁中钼硅磷铜进行了分析检测[4]。应用电感耦合等离子体发射光谱法对钢铁样品中磷的测定也有很多报道,吴世凯研究了应用多重谱线拟合(MSF)电感耦合等离子体发射光谱测定技术对钼铁中磷进行了有效分析测定[5]。这些方法虽然简单快捷,但是对特定的仪器设备有所要求。本文采用氢氧化铁共沉淀磷,从而与基体钼分离,避免了大量的钼基体对磷测定引起的光谱干扰,在213.618nm的波长下对钼制品中的磷进行了有效的测定。

2 试验部分

2.1 主要试剂

(1)硝酸-硫酸混合酸:50m L硝酸(ρ= 1.42g/m L)及5m L硫酸(ρ=1.84g/m L),加入45m L水中,混匀。

(2)铁溶液(8g/L):称取105g硝酸铁[Fe(NO3)2·9 H2O]溶于1 000m L硝酸(1 +100)中,混匀。

(3)氨水(1.84g/m L)

(4)碳酸铵(固体)

(5)洗涤液:称取10g碳酸铵溶于500ml水中,加入20ml氨水混匀。

(6)热盐酸(1+1)

(7)磷标准贮备溶液:准确称取0.439 3g预先在105℃～110℃烘1h的磷酸二氢钾基准试剂,置于250ml烧杯中,加入100ml水,完全溶解后,移入1 000ml容量瓶中。用水稀释至刻度,混匀。此溶液1ml含100μg磷。

2.2 主要仪器及工作条件

电感耦合等离子体发射光谱仪(瓦里安VISTA-MPX)。仪器工作条件见表1。

表1 仪器工作条件

2.3 试验方法

称取2g高纯金属钼粉于250ml烧杯中,加入磷200μg,加入20ml硝酸-硫酸混合酸,盖上表面皿,待剧烈反应停止后,移至电热板加热使试样完全溶解,取下冷却,用水冲洗表面皿及杯壁。加入20ml铁溶液,用水稀释至150ml,在搅拌下缓慢加入氨水至氢氧化铁沉淀产生,过量20ml氨水,加入10g碳酸铵,将溶液加热至微沸5min,放置1h。沉淀后用滤纸过滤,用热洗涤液烧杯及滤纸8～10次,弃去滤液。用水将沉淀洗入原烧杯中,滤纸上残留沉淀用10ml热盐酸溶解,以热水洗涤至滤纸无色,洗液并入原烧杯中,低温加热蒸发至50ml以下,冷却,移入50ml容量瓶。使用电感耦合等离子发射光谱仪于波长213.618nm处测定磷的浓度。

3 结果与讨论

3.1 基体分离前后ICP-AES测定钼铁中磷的谱图对照

称取1.0000g钼铁标样YSBC37652-10两份,其中一份加硝酸-硫酸混合酸分解完全后直接定容用ICP-AES测定,得到的谱图如图1(B);另一份按照2.3试验方法分离后进行测定得到的谱图如图1(A)。

从图1看出,没有分离基体Mo的谱图(B)中,由于大量的Mo基体对磷产生强的光谱干扰,只有在213.606nm处有Mo的峰,213.618 nm处磷的峰不可见;经过分离基体Mo后的光谱图中,在213.618nm处有明显的磷的峰出现。这表明使用ICP-AES测定钼制品中的磷,必须首先将Mo的基体进行分离。采用Fe(OH)3共沉淀的方法将钼制品中大量的钼进行分离,采用ICP-AES可以对钼制品中的磷进行测定。

图1 钼基体分离前后(B和A)ICP-AES测定钼铁中磷的谱图对照

3.2 铁溶液用量对共沉淀的影响

按上述2.3试验方法改变加入铁溶液的体积,计算磷的回收率。以加入铁溶液的体积对P的回收率作图如图2。从图中可以看出,磷回收率随铁浓度增加而增加,15ml～30ml能完全回收加入的磷,试验采用加入20ml铁溶液。

图2 加入铁溶液体积的影响

3.3 氨水用量对共沉淀的影响

按上述试验方法2.3改变加入过量氨水的体积,计算磷的回收率。以过量氨水加入量对P的回收率作图,如图3。实验结果表明,过量5ml～50ml氨水磷能完全回收,试验采用过量20ml氨水。

图3 过量氨水加入量的影响

3.4 碳酸铵用量对共沉淀的影响

按上述试验方法2.3改变加入碳酸铵的质量,计算磷的回收率。以加入碳酸铵的质量对P的回收率作图如图4。实验结果表明,加入2g～20g碳酸铵,磷能完全回收,试验采用加入5g碳酸铵。

图4 加入碳酸铵的量的影响

3.5 待测样品称样量对共沉淀的影响

分别称取0g、1g、2g、3g、4g、5g高纯金属钼粉于250ml烧杯中,按试验方法2.3进行分离富集,采用ICP-AES分别测定溶液中P和Mo的浓度,计算P的回收率和Mo的分离率。根据样品质量对P的回收率和Mo的分离率作图如图5。

图5 待测样品称样量试验

实验结果表明,称取0g,1g,2g,3g,4g, 5g待测样品,磷能完全回收,而且99.5%左右的钼基体能分离除去。

3.6 方法检出限

按照试验方法2.3同时分析12份空白试样,并计算12次测定结果的标准偏差,按3倍的标准偏差计算得到该方法的检出限为0.27μg/ml。

3.7 方法精密度和准确度

分别称取0.800 0g YSBC37652-10、YSBC28631-2010、ZGJT2011-4、GBW01423和GSB03-1563-2003标准物质各5份于250ml烧杯中,以下按试验方法2.1进行分离测定,分析结果见表2。

表2 钼铁标准物质分析结果

4 结论

本文建立了一种Fe(OH)3共沉淀分离富集磷,在213.618nm波长下采用ICPAES测定钼制品样品中微量磷的方法,通过Fe(OH)3与磷形成共沉淀将基体钼分离,大大降低了基体钼对磷产生的光谱干扰。该方法检出限低,应用该方法对钼铁标准样品进行分析,分析结果精密度好,准确度高。

[1] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T4325. 22-2013.钼化学分析方法第22部分:磷量的测定 钼蓝分光光度法[S].北京:中国标准出版社,2014.

[2] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GBT/ T5059.6-2007.钼铁磷含量的测定 铋磷钼蓝分光度和钼蓝分光光度法[S].北京:中国标准出版社.

[3] 杨平平,孙宝莲,周凯,李波.溶剂萃取-钼蓝光度法测定钼制品中的磷[J].理化检验-化学分册,2013,49(8):968-971.

[4] 戴学谦.离心浇铸制样-X射线荧光光谱法测定钼铁中钼硅磷铜[J].理化检验-化学分册,2009,45(5):549-551.

[5] 吴世凯.MSF-电感耦合等离子体发射光谱法测定钼铁中磷的研究[J].钢铁技术,2013,19 (3):48-56.

The Determination of Phosphorus in Products by Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry with Ferric Hydroxide Co-precipitation Separation

JIANG Bi-Xian,WEI Shu-hong,TAN Xue-hong,YANG Qiu-ping
(Sichuan Southwest Testing Technology of Metallurgical Geology Co.,Ltd.,Chengdu,611743,Sichuan,China)

The sample was dissolved with HNO3and H2SO4mixed acid.In ammonia,the trace phosphorus was separated with the massive molybdenum by co-precipitation with Fe(OH)3.ICPAES was used to determine the concentration of phosphorus.The results show that the volume of the ferric nitrate solution added has a great effect on phosphorus content co-precipitated by Fe (OH)3.The volume of excessive ammonia,the mass of ammonium carbonate added and the sample weight(less than 5g)have little effect on the co-precipitation process.The detection limit was0.27 μg/m L.The national standard samples were analyzed.The results show the Standard Deviations are less than 0.0008 and the Relative Standard Deviations below 5.2%.

Ferric Hydroxide;Co-precipitation;ICP-AES;Molybdenum products;Phosphorus

O614

:B

1001-5108(2015)06-0075-05

蒋碧仙,高级工程师,主要从事地质样品和冶金产品等分析测试工作。