ICP-AES 法同时测定石英砂中的痕量元素

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第一部分:引言

石英中痕量元素的分析主要是以火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法及光度法为主。这些方法只能进行各元素的单独测定，而且不能通过一种分析方法测定所需的全部元素。采用发射光谱法可同时测定包括硼在内的多种痕量元素且检出限很低。该方法的不足在于它的精密度相对较差操作比较繁琐、分析速度慢。ICP发射光谱法由于它能简便、快速地进行多元素的同时测定越来越受到人们的重视。本文选用 ICP 发射光谱法测定石英中的痕量元素，并采用微波溶样，缩短了测定及溶样时间。通过对光谱干扰的考查和条件试验，建立了 ICP-AES 法同时测定石英砂中包括硼在内的13种痕量元素的分析方法并应用于实际样品的分析。

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第二部分：仪器与试剂

仪器及工作条件

ICP-AES光谱仪（ICP-6810全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪，上海美析仪器有限公司），仪器工作条件列于表1。

微波消解炉，设定功率：50％，控压：40psi（276KPa）。

主要试剂

各元素标准储备液：均为1∙0mg／mL的国家级标准溶液；甘露醇（AR）溶液：5g／L；氢氟酸（ρ =1.19）：优级纯；硝酸（ρ＝1.42）：优级纯；水：实验用水均来自Millipore Qplus 纯水器（电阻率为18．2MΩ／cm）的纯水。

实验方法

混合标准溶液的配制：由各元素的储备液配成含 Al、Ca、Fe、K、Li、Mg、Na、Ti 均为10μg／mL而B、Co、Cu、Mn、Ni 均为5μg／mL的标准溶液（HNO3（1＋9）介质）并储存于聚乙烯容器中。

样品溶解：称5．00g样品（－150目）于微波消解罐中，加1mL甘露醇溶液，30mL氢氟酸后，密封消解罐并放于微波消解炉中，设定的参数微波溶解1h使样品完全溶解，冷却后， 将其转移至铂坩埚中，在垫有石棉板的电炉上低温蒸干，加HNO3（1＋1）2mL溶解残渣，并用水定容于10mL比色管中。

测定：按照表1的仪器工作条件及表2的测定波长，使用混合标准溶液制作各元素的校准曲线。然后在同样的条件下测定样品溶液及样品空白。

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第三部分: 结果与讨论

甘露醇用量的确定

硼在经氢氟酸溶解并蒸干时会有损失‚本方法选用甘露醇固定硼，参考文献的用量，试验中选用5g／L的甘露醇用量1mL并在此用量下，进行了甘露醇对不同量硼的固定能力试验。试验结果表明：甘露醇在此用量下，至少可使250μg硼无明显损失。即可适用于样品中低于50μg／g硼的测定这完全可以满足实际样品中硼的含量需要。

甘露醇和残留硅对各测定元素影响的考查

经氢氟酸处理后的待测溶液中，主要是加入的甘露醇和小量的残留硅（＜20μg／mL）。样品中的杂质元素在溶液中一般都小于10μg／mL，在选择了合适的测定波长后，不存在光谱干扰。经过对加入和未加甘露醇、硅（20μg／mL）的待测溶液的测定结果的比较表明，试验中加入的甘露醇量和少量的残留硅对各测定元素无明显影响。

硝酸用量的影响

配制一系列含测定元素浓度相同而含硝酸不同的标准溶液（Al、Ca、Fe、K、Li、Mg、Na、Ti各为2μg／mL‚B、Co、Cu、Mn、Ni 各为1∙0μg／mL）按选定的测定条件进行测定。结果见表3。

从表3中可以看出，随着溶液中硝酸浓度的增加，各元素的测定结果均有不同程度的降低，这说明酸度对测定结果是有一定影响的。为了增强溶液中各元素的稳定性，试验中选用了HNO3（1＋9）作为测定介质并使测试溶液与标准溶液的硝酸浓度一致。

方法检出限

按测定方法对样品空白进行9次测定，计算标准偏差，以3倍的标准偏差定为检出限，结果如下（mg／L）：Al（0．03）、B（0．03）、Ca（0．02）、Co（0．003）、 Cu（0．002）、Fe（0．002）、K（0．009）、Li（0．001）、Mg（0．002）、Mn（0．0004）、Na（0．02）、Ni（0．02）、Ti （0．0006）。

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第四部分:仪器参数

ICP-6810全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪

产品说明、技术参数及配置

ICP-6810是用于测定不同物质（可溶解于硝酸、盐酸、氢氟酸等）中的微量、痕量元素含量的全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪，广泛应用于环保、石油制品、稀土、半导体、地质、冶金、化工、临床医药、食品、生物样品、刑事科学、农业研究等各个领域。

性能特点性能稳定仪器采用美析仪器自主研发的全固态射频电源，具有体积小、效率高、输出功率稳定、带有各种保护功能等诸多优点，负载采用全自动匹配技术，匹配速度快，提高了电源的使用效率和仪器的稳定性，并使得整个点火过程简单方便。进样自动化采用四通道全自动设计，转速可根据测试需求设置调节流量，载气、等离子气、辅气均采用先进的质量流量控制器来控制，同时可以配备进口高盐雾化器、进口耐氢氟雾化器等，满足客户的各种测试需求。精准分析采用中阶梯光栅-棱镜交叉色散方式,无移动光学元件；超低杂散光设计配合独特的光学设计，氮气分布式吹，进口的光学元件，智能精确的自动波长校准算法。高精探测器采用大尺寸CID探测器，波长范围165-900nm范围连续覆盖，一次曝光，全谱显示；非破坏性读取(NDRO)功能，改善了弱分析线的信噪比，提高了结果的准确性，并且数据采集与分析均优于CCD；极佳的线性动态范围和与生俱来的抗溢出功能确保任意强弱的谱线可在一次曝光内测量并进行分析，同时为方法选择理想波长提供了灵活性（可选第二、第三或更次灵敏线来排除干扰）。超快的测试速度各分析谱线可以在曝光时间内设置任意合适的积分时段来实现测量的最优化；可以一次曝光读出所有分析谱线的强度积分值加快分析速度；还可以指定谱线独立读出，读出时间不超过2ms。强大的软件分析功能软件操作方便、直观，具有定性、半定量、定量分析功能，具有仪器诊断优化功能，灵活的全谱研究功能，强大的离线再处理功能，具有科学智能的背景校正、去除干扰的算法功能，让测试变得更加专业与准确。仪器技术参数射频发生器技术指标输入：220VAC, 20A输出：800～1500W频率稳定性：＜0.05%输出功率稳定性：＜0.1%电磁场泄漏辐射强度：距机箱30cm处电场强度E：＜5V/m

进样装置技术指标输出工作线圈：内径25mm、3匝三同心石英炬管：外径20mm；根据中心通道大小有多种型号可选高效进口雾化器：同心型雾化器，外径6mm ；多型号可选，高盐、耐HF等`雾化室：双筒型雾化室，可以选配旋流式雾化室，外径57.2mm蠕动泵：十二转子四通道，转速可根据需求流量设置调节（即根据进样速度设定，直观，准确）总氩气消耗量：氩气总消耗量小于14L/min氩气流量计和载气压力表规格：

1.等离子气流量计（60~1200）L/h (1~20L/min)2.辅助气流量计（3~60）L/h (0.05~1L/min)3.载气流量计（3~60）L/h (0.05~1L/min)4.载气稳压阀（0.2MPa）5.冷却水：水温20~25℃ 流量>5L/min 水压>0.1MPa分光器技术指标光栅：中阶梯光栅，52.67 lp/mm，64闪耀角，采用德国肖特公司热膨胀系数接近于零的Zerodur材料做基底，性能更出众棱镜：超纯康宁紫外熔融石英，在170nm处内透过率99.6%波长范围：165nm~900nm焦距：430mm数值孔径：F/8，超高的光通量保证仪器的检出限和灵敏度分辨率：<0.0068nm@200nm杂散光：10000ppmCa溶液在As189.042nm处的等效背景浓度<2ppm光室：精密恒温，35±0.1℃分布式氮气吹扫，正常吹扫2L/min，快速吹扫4L/min检测装置技术指标检测器类型：电荷注入式检测器（CID）靶面尺寸：27.6mm×27.6mm，1024×1024寻址检测单元读取方式：非破坏性读取(NDRO) ，全幅读取（FF）和任意读取积分（RAI）线性动态范围：108波长响应范围：165nm~1000nm电子快门：单独设置各谱线的积分时间；可指定谱线独立读出，读出时间＜2ms量子效率：无任何镀膜，200nm紫外区可达35％以上检测器冷却：高效三级半导体制冷，制冷温度-45℃仪器技术指标观测方式：垂直观测液体含量：0.01ppm~几千ppm固体含量：0.001%~70%重复性：（即短期稳定度）相对标准偏差RSD<1%稳定性：相对标准偏差RSD<1.5% @2小时测试速度：单个谱线CID读出时间仅需2ms，一分钟内可实现所有元素的测量元素检出限（μg/L）：大部分元素1ppb~10ppb应用领域1.硅工业：磁性材料加工行业2.冶金工业：可分析对金属材料质量影响很大的As、Bi、Pb、Sb、Sn等杂质元素3.水质分析：可检测水质污染的八大重金属等元素4.地质、矿石分析：岩石样品中Ca、Mg、Na、Fe、Cu、Mn、Zn、Co、Ni、Au、Ag等元素的测定5.石油化工和轻工领域的应用：测试原油中的30多种元素，主要有Fe、Na、Mg、Ni、V、Ca、Pb、Mo、Mn、Cr、Co、Ba、As等6.医疗、卫生、农业环保、商品、食品质量检测

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第五部分:关于我们

上海美析仪器有限公司(以下简称美析)，是一家具有自主知识产权的高新技术企业，美析的创业理念“科技——因你改变”，并以此为企业宗旨，不断探究、果敢创新。特别是在分析测试仪器领域，不断开发出先进的产品，使美析成为优质仪器资源的供应者。

美析主营光谱类仪器：可见分光光度计、紫外可见分光光度计、原子吸收光谱仪、原子荧光光度计、ICP-AES、ICP-MS，生命科学仪器：超微量分光光度计、全自动核酸提取仪，目前，我们的产品已广泛应用于有机化学、无机化学、生物化学、医药、环保、冶金、石油、农业等领域。同时美析利用在产品机械结构、光学设计、电气应用和软件开发方面积累的丰富经验，结合市场的最新实际需求，近期将陆续推出一批全新的分析类仪器。

美析非常重视人才的引进和培养，人的因素是一个企业可持续发展的核心因素，所以美析充分尊重每一位员工，做到真正的“共建平台，实现自我”。为此美析建立了强大的培训团队，对在职员工进行全方位的培训，帮助员工制定职业生涯规划，以期公司和员工共同发展。同时美析以“家庭、敬业、学习”的职业操守启迪着员工，每一个美析人都以饱满的热情和专业的技能完，美呈现每一台仪器、服务每一位客户。对人才的重视和尊重使公司的各个环节都充满着严谨和激情，全新的设计理念、对高精度高参数的苛刻要求、应用范围的持续延伸，所有这些都在我们的产品先进性上得到了完美呈现；从原材料的严格验收，到各工艺流程的标准流水线作业，再到质检部门的严格出厂检测，美析人对生产各环节的苛刻要求使得公司建立起一套完善的过程质量控制系统，并在仪器的质量上得到有力体现。也因此使我们的产品受到国内外用户的一致好评。

美析的总部及生产基地设在上海，营销中心设在北京，并在上海、北京、江苏三地建有研发基地。为充分利用各地的智力资源，美析与国内外的部分科研单位也进行了深层次的科研合作，不断将科研成果转化为生产力。为更好的服务于广大客户，美析仪器国内设有12家办事机构，度身定制符合您需求的应用解决方案，提高产品的附加值。在不断服务国内用户的同时，美析也与20多个国家的分销机构建立了深度的战略合作关系。

伴随着美析跻身全球品牌仪器行列步伐的加快，美析对自身的要求不断提高，同时我们也希望能得到社会各界的关爱和支持，让我们携手共同展望。科技，必将因你我而改变。