火焰原子吸收光谱法测定钒铁中铜含量的方法研究

闫月娥贺燕婷王春云任小青

（1.攀枝花学院四川攀枝花617000；2.赛默飞世尔科技有限公司；3.攀枝花出入境检验检疫局）

火焰原子吸收光谱法测定钒铁中铜含量的方法研究

闫月娥1贺燕婷2王春云1任小青3

（1.攀枝花学院四川攀枝花617000；2.赛默飞世尔科技有限公司；3.攀枝花出入境检验检疫局）

建立了火焰原子吸收光谱法测定钒铁中铜含量的方法。用硫酸和氢氟酸处理样品，样品溶液直接导入火焰进行测定。结果表明：在0.25-3.00mg/L浓度范围内，体系吸光度值与铜浓度线性关系良好（线性相关系数≥0.9994），检出限为0.0029mg/L，加标回收率为95%-105%。铜元素含量＜0.01%时，RSD（n=10）＜2%；铜元素含量为0.01%-0.1%时，RSD（n=10）＜1%。

火焰原子吸收光谱法；钒铁；铜

1　前言

钒铁是钒和铁组成的铁合金，主要在炼钢中用作合金添加剂［1，2］。钒铁中的杂质元素对钢的性能和质量有影响，特别是近年来，随着纯净钢技术的发展，国内外许多国家都要求准确控制添加剂引入钢水的杂质元素，铜是其中的控制指标之一。

目前，钒铁中铜的测定一般采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）［3-6］，国内尚未见关于原子吸收光谱法测定钒铁中铜含量方面的报道。本研究尝试采用硫酸和氢氟酸溶解样品，直接将样品溶液导入火焰原子吸收光谱仪进行铜含量的测定。结果表明，与ICP-AES法相比，本方法具有干扰少，检出限低，精密度好等优点，为钒铁中铜含量的测定提供了一种新的验证方法。

2　材料与方法

2.1材料

2.1.1实验样品

2.1.1.1自制样品

从日常生产的产品中随机抽取、制备得到2个自制样品［7］，编号分别为1#（80VFe）、2#（50VFe）。

2.1.1.2钒铁标准样品

编号分别为3#（ECRM-D591-1）、4#（ECRMB577-1），欧洲钢铁标准委员会研制。

2.1.2试剂

氢氟酸、硝酸（均为优级纯）：成都市科龙化工试剂厂；硫酸（优级纯）：四川西陇化工有限公司；高纯铁粉（≥99.99%）：天津丰越化学品有限公司；高纯五氧化二钒（≥99.99%）：天津市光复精细化工研究所；铜标准储备溶液（1000mg/L）：国家标准物质研究中心；水为超纯水。

2.1.3仪器

iCE 3500型原子吸收光谱仪：美国热电，光源选用铜空心阴极灯。

2.2方法

2.2.1原子吸收光谱仪主要工作参数见表1。

表1　仪器主要工作参数

2.2.2样品处理

称取0.25 g试样（精确至0.0001 g）于250mL聚四氟乙烯烧杯中，加入20mL硫酸（1+4），1mL氢氟酸，加热使大部分试样溶解；再加入2mL硝酸，蒸发冒硫酸烟，取下，稍冷；加入30mL水，加热溶解盐类，冷却至室温后移入100mL容量瓶中，以水定容，摇匀。

2.2.3校准曲线的绘制

（1）分取10.00mL标准储备溶液（1000mg/L）于200mL容量瓶中，以超纯水定容，此溶液含铜50 mg/L，于冰箱内低温保存，留作铜标准溶液中间稀释液。

（2）称取0.1250 g的高纯铁粉和0.2230 g的高纯五氧化二钒各6份，分别置于250mL聚四氟乙烯烧杯中，按照2.2.2进行消解后，移入100mL容量瓶中，依次加入0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、 6.00mL的铜标准溶液中间稀释液，以水定容，摇匀，配制成0.00、0.25、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00mg/L系列标准溶液。在原子吸收光谱仪上，按照由低到高的顺序依次测量校准曲线系列溶液的吸光度，减去零浓度标准溶液的吸光度，以铜浓度（mg/L）为横坐标，净吸光度为纵坐标，绘制校准曲线。

2.2.4火焰原子吸收光谱法测定

启动原子吸收光谱仪，并按照使用说明书将仪器调至最佳工作条件。于波长324.8 nm处测量样品溶液的吸光度，减去空白试验溶液的吸光度为净吸光度，在校准曲线上计算出铜的质量浓度。

3　结果与讨论

3.1校准曲线

校准曲线见图1，曲线方程为y=0.19636x+ 0.0206，线性相关系数为0.9994，线性范围为0.25-3.00mg/L。

图1　铜的标准曲线

3.2样品处理条件的选择

3.2.1试样称取量的选择

马凌诺夫斯基在他的《文化论》中提出“任何一种社会文化对其社会都是有功能的”。从上述几位版画家个案分析中，他们的作品都根植于“多彩贵州”文化土壤，从本土文化中寻找创作灵感，创作的这一大批的作品无论在艺术风格还是文化内涵上都与“主流”美术不同，呈现的更多的是在一种自由、野性、无定式的文化生态中自我发展。“多彩贵州”地域文化在中国地域文化的百花园里，异彩纷呈、异质多元、异趣别具为贵州美术家创作提供了永不枯竭的创作源泉，也是贵州现当代版画创作永恒的母题。

在定容体积一定的条件下，试样的称取量关系到样品溶液中铜元素的含量和体系的吸光度值。为了减少测量误差，应使体系吸光度值在0.2-0.8之间［8］，可根据这一原则选择合适的称样量，并按照实际的称样量调整基体匹配所加铁粉和五氧化二钒的量。

3.2.2溶剂的选择

由于钒铁中含有较高的硅和铝，且存在形式复杂，仅使用硫酸不能将样品完全溶解，故加入一定量的氢氟酸使其彻底溶解。加热时摇动烧杯，避免试样粘结杯底或结块，从而加快溶解速度。

3.2.3氢氟酸加入量的选择

考察了氢氟酸加入量对试样溶解程度的影响，结果见图2。随着氢氟酸加入量的增加，样品溶解程度加大，当氢氟酸的量达到1mL时，样品溶解程度不再变化，因此选择氢氟酸的加入量为1mL。

图2　氢氟酸加入与样品溶解程度的关系

3.3干扰及其消除

火焰原子吸收光谱法由于使用锐线光源，测的是共振吸收线，因而干扰较少。采用样品溶液与标准溶液基体匹配的方法消除基体干扰；使用或不适用氘灯进行背景扣除时所测结果无明显差异（差值仅为0.0013mg/L），表明无背景吸收干扰；向试样溶液中加入100倍的铝、锰、硅、磷、铬、钛，所测得的铜含量无明显变化（差值低于0.002mg/L），说明以上元素对铜不产生化学干扰［9］。

按照实验方法测定11次试剂空白，其标准偏差的3倍所对应的浓度为方法的检出限，结果见表2，铜元素的检出限为0.0029mg/L。

表2　检出限试验结果

3.5精密度

对1#、2#自制样品和3#、4#标准样品分别进行11次平行测定得到方法的精密度，结果见表3。由表3可见，当铜元素含量＜0.01%时，RSD＜2%，当铜元素含量0.01%-0.1%时，RSD＜1%，表明该方法具有良好的测量精密度。

表3　精密度试验结果

3.6分析结果对照

用本方法对3#、4#标准样品进行检测，以考察方法的准确性，结果见表4。由表4可知，3#、4#标准样品中铜的实测值与认定值一致，表明本方法准确可靠。

表4　标准样品分析结果对照

3.7回收率

采用在样品中添加适量的铜标准溶液的方法，做3个水平的添加回收率实验，每个添加水平进行3次重复实验，结果见表5。由表5可见，样品中铜的回收率为99%-105%。

表5　回收率试验（n=3）

4　结论

铜是钒铁合金中需要控制的杂质元素之一，对其含量的准确检测有利于提高钢的质量。本研究采用新的溶样方法处理样品，然后直接导入火焰原子吸收光谱仪进行铜含量的测定，结果表明本方法简便、快速、准确。与常规检测方法相比，本方法具有更低的检出限和更好的精密度，适用于钒铁中铜含量的检测。

［1］杨绍利.钒钛材料［M］.北京：冶金工业出版社，2007.

［2］王永刚.钒系列合金的生产［J］.铁合金，2004，35（3）：36-38.

［3］陈海岚.等离子体发射光谱法测定钒铁中的铜、硅、铝、磷、铬、镍、钨、锰［J］.化学世界，2000，9：488-489，495.

［4］唐华应，方艳，刘慧丽.ICP-AES法测定钒铁合金中Al、Mn、Si、P［J］.云南冶金，2007，36（1）：62-63，72.

［5］成勇.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钒铁中18种元素［J］.冶金分析，2011，31（11）：48-53.

［6］杨新能，冯宗平，羊绍松，等.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钒铁合金中杂质元素［J］.冶金分析，2014，34（11）：37-41.

［7］GB/T4010-1994铁合金化学分析用试样的采取和制备［S］.

［8］武汉大学.分析化学［M］.北京：高等教育出版社，2000：229-232.

［9］原子吸收光谱分析编写组.原子吸收光谱分析［M］.北京，地质出版社，1979：214.

Study on Determ ination of Copper in Ferrovanadium w ith Flan Atom ic Absorption Spectrometry

YAN Yue'e1，HE Yanting2，WANG Chunyun1，REN Xiaoqing3
（1.Panzhihua University，Panzhihua，Sichuan，617000；2.Thermo Fisher Scientific Ltd.；3.Panzhihua Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau）

The method for determ ination of copper in Ferrovanadium was established by flame atomic absorption spectrometry.The sample was treated w ith sulfuric acid and hydrofluoric acid，and the sample solution was measured directly into the flame.The results showed that the system absorbance and copper concentration had a good linear relation of 0.25-3.00 mg/L，and The linear correlation coefficient was more than 0.9994.The detection lim it was 0.0029 mg/L，and the recovery rate was 95%-105%.The relative standard deviation was less than 2%when the copper content was less than 0.01%，and the relative standard deviation was less than 1%when the copper content was between 0.01%to 0.1%.

Flame Atom ic Absorption Spectrometry；Ferrovanadium；Copper

O657.31

E-mail：jianfanglu-2008@qq.com

2016-03-10