悬浮液直接进样ICP–OES法测定高纯氧化铝中的铁、钛、硅、铬

赵子云，梅连平，史鑫，姜威

(国家磷资源开发利用工程技术研究中心，昆明 650600)

悬浮液直接进样ICP–OES法测定高纯氧化铝中的铁、钛、硅、铬

赵子云，梅连平，史鑫，姜威

(国家磷资源开发利用工程技术研究中心，昆明 650600)

采用悬浮液直接进样电感耦合等离子体发射光谱法(ICP–OES)测定高纯氢氧化铝中铁、钛、硅、铬的含量。悬浮液用电磁搅拌器搅拌，均匀地分散在溶液中，通过仪器蠕动泵进入雾化室，均匀无阻地导入ICP光源。Fe，Ti，Si，Cr的分析谱线分别为259.940，336.112，251.611，205.552 nm；RF功率为1 300W，等离子体气流量为13.0 L／min，雾化器气体流量为0.60 L／min，辅助气流量为1.00 L／min。Fe，Ti，Si，Cr的质量浓度分别在0.0～30.0，0.0～15.0，0.0～90.0，0.0～15.0 μg／mL范围内与信号强度呈良好的线性，线性相关系数均大于0.999，方法的检出限为0.027 6～0.993 9 μg／mL，测量结果的相对标准偏差为0.65%～6.84%(n=11)，回收率为95.0%～104.8%。该法抗干扰能力强、线性范围宽，适用于高纯氢氧化铝中铁、钛、硅、铬含量的分析。

氢氧化铝；悬浮液；电感耦合等离子体发射光谱法；Fe，Ti，Si，Cr

氢氧化铝在造纸、阻燃剂、化妆品等行业中应用广泛。将氢氧化铝用于铜版纸的造纸填料，造出来的纸张表面光滑，白度高，对油墨有很强的吸收；作为阻燃填料，广泛用于合成橡胶、环氧树脂、聚酯树脂的合成；另外还用于牙膏的摩擦剂、精密加工的刨光剂、净化用水的絮凝剂等。一般采用高纯度的氢氧化铝粉末作为原材料，而其中微量元素的含量对氢氧化铝结晶的光滑度、耐磨度及分散性等有直接影响。

由于结晶的氢氧化铝难溶于酸，而且加热到100℃也不脱水，在300℃加热2 h，才能转变为偏氢氧化铝，在温度足够高的情况下，转变为α型Al2O3。α型Al2O3化学性质稳定，常温常压下不溶于水，也不溶于酸和碱［1］，对其中微量元素的分析带来很大麻烦。目前测定氢氧化铝中的微量元素通常采用强酸溶样、高频熔样和微波消解样品，检测技术有原子吸收光谱和电感耦合等离子体发射光谱等［2–5］。这些方法耗时长，加入的试剂可能会影响微量元素含量的测定。而悬浮液直接进样则不会出现样品前处理过程中的污染问题，具有样品称取量大和处理简单的特点，因此笔者采用ICP悬浮液直接进样标准加入法测定氢氧化铝结晶中的Fe，Ti，Si，Cr 微量元素［6–13］。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

高分辨率电感耦合等离子体发射光谱仪：PQ9000型，德国耶拿公司；

蔡司技术光学系统：PQ9000型，光学分辨率为0.003 nm，波长范围为160～900 nm，波长准确度为0.000 4 nm，德国卡尔蔡司公司；

无级调速磁力搅拌器：IKA color squid zebra型，上海攸茜实业有限公司；

硝酸：优级纯；

高纯氩气：纯度为99.999%；

实验标准分样筛：孔径为30 µm(500目)，25µm(600目)，15µm(800目)，10 µm(1 340目)，上海宝蓝实验仪器制造有限公司；

Fe，Ti，Si，Cr标准储备溶液：1 000 mg／L，国家有色金属及电子材料分析测试中心。

实验用水为超纯水。

1.2 仪器工作参数

测定高纯氢氧化铝中的杂质，只能用轴向观测，且必须将尾焰消除彻底，持续吹扫光室和检测器，将轴向观测的灵敏度提到最高。由于采用悬浮液进样，必须用垂直炬管，雾化器为高盐雾化器，允许最大颗粒粒径为150 µm，主要仪器工作参数如下。

RF发射功率：1 300 W；等离子体气流量：13.0 L／min；雾化器流量：0.60 L／min；辅助气流量：1.00 L／min；积分时间：5 s；观测方式：轴向。

1.3 实验方法

(1)将氢氧化铝结晶于100℃烘干2 h后取出，冷却，用玛瑙研钵磨细后过细筛。称取0.100 0 g过筛样品于干燥的100 mL塑料容量瓶中，平行4份，加入约30 mL超纯水、5.00 mL优级纯硝酸，摇匀。

(2)利用Fe，Si，Ti，Cr标准储备液分别配制质量浓度为1，1，100，100 µg／L的单元素标准溶液。再分别在4个容量瓶中加入配制的Ti，Cr标准溶液各0，5，10，15 mL；Fe标准溶液0，1，2，3 mL；Si标准溶液0，3，6，9 mL；用纯水稀释至标线，摇匀，同时做空白试验。上机测试时在磁力搅拌器的强烈搅拌下进样。系列标准溶液的浓度见表1。

表1 系列标准溶液的浓度 µg／L

2 结果与讨论

2.1 谱线干扰和背景校正

由于采用标准加入法测定样品，基体效应的干扰很小，主要考虑谱线干扰。通过研究各待测元素的谱线干扰元素及多次试验，确定了待测元素的最佳分析波长，同时多次扫描光谱图，没有光谱干扰，但需要做背景校正［11］，谱线及背景校正点见表2。

表2 波长及背景校正 nm

2.2 进样粒径的选择

采用悬浮液直接进样，样品的颗粒大小会影响粒子在液体中的沉降速度，从而影响信号的强度，而且粒径太大会堵塞雾化器［14–15］。测试了样品过38 µm (400目)到10 µm(1 340目)筛子的Fe，Ti，Si，Cr元素信号强度值，如图1所示。

图1 不同粒径时的信号强度

从图1可以看出，随着粒径减小，待测元素的信号值逐渐增大；粒径从20 µm (600目)开始，信号强度增加的幅度变小，20 µm (600目)的信号强度接近10 µm(1 340目)的信号强度，考虑到磨样效率，选择样品进样粒径为20 µm。

2.3 标准工作曲线

在1.2仪器工作条件下，对表1中的系列标准工作溶液进行测定，以待测元素的质量浓度X为横坐标，以信号强度Y为纵坐标进行线性回归；对试剂空白进行11次平行测试，以测定结果的标准偏差的3倍作为检出限。各待测元素的回归方程、线性相关系数及检出限见表3。

表3 工作曲线方程、线性范围及检出限

2.4 精密度试验

将11个氢氧化铝结晶样品按照本方法测定，计算各元素测定结果的相对标准偏差，结果见表4。由表4可知，Fe，Ti，Si，Cr测定结果的相对标准偏差分别为1.41%，5.24%，0.65%，6.84%，表明所建方法具有良好的精密度。

表4 精密度试验结果

2.5 回收试验

按照所建实验方法对氢氧化铝样品进行10次测定，测定结果取平均值，并计算单质元素含量，作为本底值，然后进行加标回收试验，结果见表5。由表5可以看出，本方法的回收率在95.0%～104.8%之间，说明所建方法测定结果的准确度较高。

表5 加标回收试验结果(n=5)

3 结论

(1)采用悬浮液进样，解决了结晶Al(OH)3难溶于酸，难以采用酸溶法测定微量元素的问题，而且分析过程中排除了酸溶或碱融对样品的干扰。

(2)低浓度悬浊液直接进样，对于ICP高盐雾化器和光源都没有影响，高盐雾化器能够通过30 µm以下粒径的样品。ICP光源的温度高达6 000～10 000 K，因此对于ICP分析不存在易激发与难激发的样品、样品状态和元素，只要样品能制成微米级细粉末状，均匀地分散在溶液中，用电磁搅拌器或超声波振荡器搅拌并均匀无阻地导入ICP光源，就能被很好地激发，避免了样品消解过程引起的污染，尤其适用于高纯物质分析。

(3)由于没有氢氧化铝的标准物质，采用标准加入法测定微量元素，标准加入曲线的拟合系数在0.999 0～0.999 99，方法的精密度和准确度满足检测要求。

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Determination of Iron, Titanium, Silicon, Chromium in High Purity Alumina by Suspension Sampling Inductively Coupled Plasma Emission Spectrometry

Zhao Ziyun， Mei Lianping， Shi Xin， Jiang Wei
(National Phosphate Resource Development and Utilization Engineering Technology Research Center， Kunming 650600, China)

s Iron， titanium， silicon, chromium in high purity aluminum hydroxide were determined by direct suspension inductively coupled plasma emission spectrometry. After being stired with electromagnetic stirrer， dispersed in solution，suspension was pumped in the spray chamber by peristaltic pump，uniform access to import ICP light source. The analysis spectral lines of Fe，Ti，Si，Cr were 259.940，336.112，251.611，205.552 nm, respectively. Instrument working parameters were as the follows: ICP power was 1 300 W，plasma gas fow rate was 13.0 L／min，nebulizer gas velocity was 0.60 L／min，and auxiliary gas fow rate was 1.00 L／min. The concentration of Fe，Ti，Si，Cr was linear with signal strength in the range of 0.0–30.0，0.0–15.0，0.0–90.0，0.0–15.0 μg／mL, repectively. The relative standard deviation of detection results was 0.65%–6.84%(n=11)，and the recovery was 95.0%－104.8%. The method has strong anti-interference ability and wide linear range, it is suitable for the analysis of iron， titanium，silicon, chromium content in high purity aluminum hydroxide.

aluminum hydroxide; suspension; inductively coupled plasma emission spectrometry; iron; titanium; silicon; chromium

O651

：A

：1008–6145(2017)01–0055–03

10.3969／j.issn.1008–6145.2017.01.013

联系人：赵子云； E-mail: 353857422@qq.com

2016–11–01