ICP-OES测定无水氢氟酸中微量铁元素方法研究

司腾飞

(多氟多新材料股份有限公司 ， 河南 焦作 454591)

无水氢氟酸是氟化学工业的重要基础原料，在国防和民用工业有广泛的用途。氢氟酸可以生产氟制冷剂、含氟聚合物和含氟医药，用它生产的氟化铝和冰晶石是炼铝工业必不可少的助剂。常规化学分析法分析无水氢氟酸中铁元素含量时，采用分光光度法,该方法耗时约2 h，用到的化学试剂较多，对人力、物力以及财力均有较多要求，亟待更换更为科学合理、省时省力的方法。电感耦合等离子体发射光谱法具有快速、简便、操作性强、结果准确、重复性好等特点，因此采用电感耦合等离子体发射光谱法进行无水氢氟酸中铁元素的测量[1-3]。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

PE Optima 7000 DV；铁标准溶液，10 mg/kg，PE公司提供。无水氢氟酸，多氟多新材料股份有限公司。试剂均为色谱纯，实验用水为超纯水，电阻率>18.2×104Ω·m。

1.2 仪器工作条件

等离子体功率，1 300 W；冷却气流量， 15 L/min；辅助气流量，0.2 L/min；雾化气流量，0.8 L/min；溶液提升量，1.5 L/min；冲洗时间，20 s；延迟时间，20 s。

1.3 实验步骤

1.3.1硝解

称取1.0 g左右样品(精确到0.000 2 g)于150 mL干净的聚四氟乙烯瓶中，加入13 mL硝酸(体积比1∶1)，之后用超纯水准确定量到100 g(精确到0.000 2 g)，摇匀待测。

1.3.2空白实验

称取13 mL硝酸(体积比1∶1)，用超纯水准确定量到100 g (精确到0.000 2 g)，摇匀为试剂空白溶液。

1.3.3标准工作曲线的制作

准确称取0、0.040 0、0.200 0、1.000 0、5.000 0 g (精确到0.000 2 g)铁标准溶液于150 mL干净的聚四氟乙烯瓶中，加入13 mL 1∶1 (体积比) 硝酸，之后用超纯水准确定量到100 g(精确到0.000 2 g)，摇匀。此标准溶液系列为0、0.004、0.02、0.1、0.5 mg/kg。

1.3.4测试

在建立完成分析方法、选定分析元素波长后，分别把标准空白和标准溶液通过蠕动泵吸入矩管中，利用电感耦合等离子体发射光谱仪进行标准工作曲线的绘制，完成后进行样品空白测定，而后进行样品测定。

2 结果与讨论

2.1 待测波长和观测位选择

将铁元素在推荐波长下分别采用轴向、径向、轴向衰减和径向衰减4种观测位进行标准溶液的测定，建立标准曲线，然后再将标准溶液当作样品溶液进行复测来初步筛选合适的波长和观测位。结果见表1～4。

表1 铁元素轴向观测位4个浓度复测值和相关系数

表2 铁元素径向观测位4个浓度复测值和相关系数

表3 铁元素轴向衰减观测位4个浓度复测值和相关系数

表4 铁元素径向衰减观测位4个浓度复测值和相关系数

铁元素在238.204、239.562、259.939 nm波长下，轴向和径向观测位的测量值都与标准值一致，并且相关系数在0.999 996～0.999 999，因此选择这3个波长对应观测位进行加标回收率实验。

2.2 样品加标回收率

将初步筛选的波长和对应的观测位进行加标回收率实验，通过加标回收率的值来筛选最适合的波长和相应的观测位。Fe元素加标回收率结果见表5。

表5 样品回收率实验

铁元素在轴向观测位径向观测位的加标回收率均满足要求，轴向的加标回收率数值98.75%为最优选择。因此选择这238.204、239.562 nm波长下轴向观测位来进行背景相当浓度和检出限测定。

2.3 方法背景相当浓度值、检出限测定

对空白溶液连续测定20 次，并计算标准偏差，以标准偏差的3倍所对应的浓度为Fe元素的检出限，结果见表6。

表6 背景相当浓度值及检出限

两个波长在轴向观测位下的检出限在0.216～0.222 μg/kg，符合仪器和方法性能要求。

2.4 样品精密度实验

对样品Fe元素连续测定10次，计算其相对标准偏差，结果见表7。

表7 样品相对标准偏差

同一样品分别使用两个波长在轴向观测位下的测试值和相对标准偏差不同。

3 结论

本文对电感耦合等离子体发射光谱仪应用于无水氢氟酸中的铁元素含量测定进行了研究。经过标准溶液复测、加标回收率测定、背景相当浓度值测定、检出限测定和精密度实验后，最佳测试条件为238.204 nm波长下轴向观测位进行测定。该方法的检出限为0.216 μg/L，加标回收率为98.83%，相对标准偏差为0.31%，该方法准确、简便、快速、可靠，具有很强的推广意义。