铁基合金纤维中Al检测方案(ICP-AES)

o应用领域/工业：oa 化学/高分子工业 临床化学/药学/保健/医疗卫生 化妆用品 电子工业 能源 环境/水/废弃物 食品/农业 地质/矿业 材料分析 冶金/电镀 药学 精炼厂/石油化学 半导体工艺 其他 ICP法测试铁基合金纤维中非基体成分 德国耶拿上海实验室 1 仪器介绍 PQ9000：高分辨率电感耦合等离子体发射光谱仪，蔡司技术光学系统，棱镜、中阶梯光栅两级色散，光学分辨率 0.003nm， 波长范围160~900nm， 波长准确度 0.0004nm。垂直炬管，双向观测，轴向、轴向扩展、侧向、侧向扩展4种测量方式，适合各类(有机、高盐)样品分析，满足不同浓度的的时测量。高量子效率和紫外高灵敏度的新一代 CCD 检测器，像素分辨率0.002nm， 同时记录元素线与其直接光谱环境，，E自动扣除背景。自激式、40.68MHz、0.7~1.7KW功率可调射频发生器，各路气体均用质量流量控制器(MFC)控制，等离子体强劲稳定。吹扫用氩气又到等离子体再用，既能持续吹扫，提高灵敏度，又不额外消耗氩气，运行成体低。组合式炬管，，卡擦式定位，操作方便。仪器无需预热，开机即测。 2 试验方法 2.1仪器参数 表1测试参数 名称 参数 观测方式 轴向或侧向或侧向扩展 功率 1200 W 等离子体气流量 12 L/min 辅助气流量 0.5 L/min 雾化气流量 0.5 L/min 雾化器 玻璃同心雾化器，1.0 mL/min 雾化室 玻璃旋流雾化室 中心管 内径2mm 进样泵速 1.0 L/min 背景扣除 静态一线性 积分时间 3s 测定次数 3 2.2试剂和材料 2.2.1盐酸、硝酸、氢氟酸为优级纯，水为一级，氩气为高纯。 2.2.2 Cr、Ni、Al、Mo、Mn、Cu、Si、Mg、Sn、P、Co、Ti、Zr、Hf、、V、Nb、Ta、Sc、Y、La、Ce、Nd单一标准储备溶液：：11000 mg/L，市售。 2.2.3 Fe标准溶液：10000mg/L，市售。 2.2.4Fe粉：6N，客户提供。 2.2.5混合标准系列溶液 2.2.5.1 ≥0.1%组分用工作曲线 表2常量组分用标准曲线系列溶液 元素 标准系列号及C (ug/mL) 1 2 3 4 5 Cr 0 50.00 100.0 150.0 200.0 Ni 0 200.0 150.0 100.0 50.00 Al 0 10.00 30.00 50.00 70.00 Mo 0 10.00 15.00 20.00 25.00 Mn 0 25.00 20.00 15.00 10.00 Cu 0 0.50 1.00 5.00 10.00 Si 0 20.00 10.00 5.00 1.00 基体 700ug/mL Fe， 5%(v/v)王王水 2.2.5.2<0.1%组分用工作曲线 表3微量组分用标准曲线系列溶液 元素 标准系列号及C (ug/mL) 1 2 3 4 5 Ni Al Mo Mn Co Mg P 0 0.050 0.25 1.00 5.00 Sn Ti Zr Hf V Nb Ta 0 5.00 1.00 0.25 0.050 基体 5000pg/mL Fe， 5%(v/v) 王水 2.2.5.3稀土组分用工作曲线 表4稀土组分用标准曲线系列溶液 元素 标准系列号及C (ug/mL) 1 2 3 4 5 Sc Y La Ce Nd 0 0.025 0.25 1.00 5.00 基体 5000ug/mL Fe， 5%(v/v) 王水 2.3样品分解 2.3.1非稀土测试：禾称取预先剪成约 10mm 长的试样约0.10g或 0.25g(精确至0.0001g) 于100mL 聚四氟乙烯烧杯中，加入1+1王水10.0mL 或 5.0mL， 试样溶解后，用水吹洗杯 壁，冷却至室温后再加5滴氢氟酸。转移定容于 100mL 或 50mL塑料容量瓶中，摇匀，供测≥0.1%或<0.1%的组分。同时做空白实验。 2.3.2稀土测试：称取预先剪成约10mm 长的试样约0.25g(精确至0.0001g)于100mL玻璃烧杯中，加入1+1王水5.0mL，试样溶解后，用水吹洗杯壁。转移定容于50mL玻璃容量瓶中，摇匀。 3 结果与讨论 3.1分析结果 表5测试结果 元素 样品及含量(%) 304L 316 FeCr合金 Cr 18.29 16.55 19.98 Ni 9.01 9.67 0.18 A1 0.0041 0.050 5.51 Mo 0.0010 2.47 0.0076 Mn 1.22 0.42 0.074 Cu 0.42 0.20 0.081 Si 0.35 0.44 0.17 Sn ND 0.0032 ND Mg 0.0042 0.0003 0.0024 P 0.020 0.022 0.013 Co 0.018 0.054 0.025 Ti 0.0012 0.0022 0.0082 Zr ND ND 0.0014 Hf ND ND ND V 0.030 0.068 0.047 Nb 0.0013 0.0034 0.0020 Ta ND ND ND Sc ND ND ND Y ND ND 0.0058 La ND ND 0.0063 Ce ND ND 0.015 Nd ND ND ND 3.2≥0.1%组分 3.2.1标准曲线汇总 表6常量组分的标准曲线汇总 元素及波长(nm) 浓度范围(mg/L) 观测方式 线性拟合系数R RSD(%) 线性方程 Ni 221.6477 50~200 侧向 0.9996 ≤1.14 I=24219.0c+16710.0 Ni 352.4536 侧向 0.99995 ≤0.60 I=10898.6c-1565.4 Cr267.7160 50~200 侧向 0.9990 ≤0.81 I=61657.6c+42881.7 Cr 276.6540 侧向 0.9998 ≤1.09 I=36295.1c+31.2 Al396.1520 10~70 侧向 0.9998 ≤0.98 I=29722.8c+3117.3 Mo 202.0300 10~25 轴向 0.9997 ≤1.00 I=19148.0c-157.4 Mo 203.8440 轴向 0.99992 ≤0.98 I=33842.1c+171.3 Mn 257.6100 10~25 侧向扩展 0.9996 ≤1.09 I=70682.4c+3515.0 Mn 293.9310 侧向 0.9995 ≤0.90 I=28046.9c+1289.1 Cu 324.7540 0.5~10 轴向 0.9998 ≤1.12 I=518694.0c+15993.7 Cu 327.3960 轴向 0.9999 ≤0.58 I=123561.7c+1920.5 Si 251.6112 1~20 轴向 0.9991 ≤0.75 I=107048.8c+31379.0 Si 288.1577 轴向 0.9999 ≤1.26 I=61765.1c+7487.2 3.2.2标准曲线图 3.2.3平行样和不同波长测定值 表7常量通分的平行样和不同波长测定值 元素及波长(nm) 样品及含量(%) 304L-1 304L-2 316-1 316-2 FeCr 合金-1 FeCr 合金-2 Ni221.6477 8.984 9.118 9.704 9.583 --- --- Ni 352.4536 8.922 9.012 9.699 9.694 --- Cr 267.7160 18.16 18.24 16.74 16.45 19.87 19.91 Cr 276.6540 18.34 18.41 16.44 16.56 20.13 20.03 Al 396.1520 --- --- --- --- 5.493 5.519 Mo 202.0300 --- --- 2.459 2.454 --- --- Mo 203.8440 --- --- 2.488 2.481 --- Mn 257.6100 1.213 1.226 0.428 0.417 --- --- Mn 293.9310 1.204 1.233 0.424 0.408 --- Cu 324.7540 0.415 0.418 0.195 0.197 0.0714 0.0914 Cu 327.3960 0.414 0.413 0.195 0.197 0.0715 0.0912 Si 251.6112 0.335 0.360 0.437 0.448 0.155 0.157 Si 288.1577 0.351 0.373 0.427 0.436 0.173 0.178 3.2.4样品316-1合金纤维测试峰图 Cr276.654276.6540 nm pixel pixel 100 150 200 250 100 150 200 250 Mo202.030 Mo203.844 400k 200k 202.0300 nm 203.8440 nm 324.6 324.7 324.8 327.3 Wavelength [nm] Wavelength [nm] 1.3<0.1%组分 3.3.1标准曲线汇总 表8微量组分的标准曲线汇总 元素及波长(nm) 浓度范围(mg/L) 观测方式 线性拟合系数 RSD(%) 线性方程 Ni 221.6477 0.05~5 轴向 0.9997 ≤1.45 I=98566.3c+2681.5 Ni 352.4536 轴向 0.9999 ≤1.35 I=95713.2c+15651.1 Al 396.1520 0.05~5 轴向 0.9997 ≤1.06 I=322942.2c+13422.2 Mo 202.0300 0.05~5 轴向 0.999994 ≤1.69 I=15039.5c+165.4 Mo 203.8440 轴向 0.999991 ≤1.84 I=26328.1c+412.1 Mn 257.6100 0.05~5 轴向 0.99994 ≤0.96 I=1532658.9c+29769.7 Mg 285.2126 0.05~5 轴向 0.99991 ≤1.02 I=790810.7c+31139.2 Mg 279.5528 侧向 0.999994 ≤1.01 I=2012173.8c+111281.4 Co 228.6151 0.05~5 轴向 0.99999 ≤0.74 I=55338.1c+1108.0 Co 237.8625 轴向 0.999998 ≤1.03 I=86099.2c-13559.1 P213.6182 0.05~5 轴向 0.9999 ≤7.41 I=2563.3c-97.0 Sn 189.9270 0.05~5 轴向 0.999996 ≤2.00 I=5305.5c+36.6 Ti334.9410 0.05~5 轴向 0.999997 ≤0.71 I=1379080.6c+7406.5 Ti336.1218 轴向 0.999995 ≤1.07 I=926678.8c+5783.9 Zr 339.1980 0.05~5 轴向 0.999998 ≤1.05 I=927888.0c+24025.4 Zr 354.2620 轴向 0.999995 ≤1.98 I=41614.4c+2649.4 Hf277.3360 0.05~5 轴向 0.9997 ≤1.55 I=97761.9c+2394.3 Hf282.0220 轴向 0.9997 ≤0.70 I=131435.6c+12111.1 V309.3110 0.05~5 轴向 0.99992 ≤0.76 I=630237.2c+3707.1 V 292.4006 轴向 0.9998 ≤1.60 I=281872.9c+27210.2 Nb 316.3400 0.05~5 轴向 0.999996 ≤0.72 I=221607.6c-359.6 Nb 210.9420 轴向 0.99999 ≤2.86 I=16450.6c-726.7 Ta 263.5580 0.05~5 轴向 0.99994 ≤0.70 I=40196.4c+2505.4 Ta 240.0630 轴向 0.99996 ≤1.74 I=35700.8c-7096.7 3.3.2标准曲线图 K CK OK OK OK OK OK OK 3.3.3不同波长测定值 表9微量组分的不同波长测定值 元素及波长(nm) 样品及含量(%) 304L 316 FeCr合金 Ni 221.6477 --- --- 0.185 Ni 352.4536 --- --- 0.175 Al 396.1520 0.0041 0.050 --- Mo 202.0300 0.0012 --- 0.0082 Mo 203.8440 0.0007 --- 0.0070 Mn 257.6100 0.074 Mg 285.2126 0.0043 0.0004 0.0025 Mg279.5528 0.0041 0.0002 0.0023 Co 228.6151 0.0176 0.0531 0.0234 Co 237.8625 0.0189 0.0539 0.0257 P213.6182 0.0205 0.0218 0.0126 Sn 189.9270 ND 0.0032 ND Ti 334.9410 0.0013 0.0023 0.0087 Ti 336.1218 0.0010 0.0022 0.0077 Zr 339.1980 ND ND 0.0015 Zr 354.2620 ND ND 0.0012 Hf277.3360 ND ND ND Hf282.0220 ND ND ND V309.3110 0.0304 0.0687 0.0480 V 292.4006 0.0298 0.0673 0.0457 Nb 316.3400 0.0015 0.0035 0.0021 Nb 210.9420 0.0011 0.0032 0.0018 Ta 263.5580 ND ND ND Ta 240.0630 ND ND ND 3.3.4样品304L纤维测试峰图 pixel pixel 100 150 200 250 100 150 200 250 500k Mg279.553 Co228.615 316.5 210.85 210.90 210.95 211.00 211.05 Wavelength [nm] Wavelength [nm] 3.4稀土组分 3.4.1标准曲线汇总 表10稀土组分的标准曲线汇总 元素及波长(nm) 浓度范围(mg/L) 观测方式 线性拟合系数R RSD (%) 线性方程 Sc 361.3829 0.025~5 轴向 0.9999997 ≤0.59 I=4455756.3c+4614.9 Sc 424.6822 轴向 0.99999 ≤0.74 I=4442692.7c-19052.2 Y370.0300 0.025~5 轴向 0.99997 ≤1.19 I=3625921.5c-15835.2 Y324.2280 轴向 0.99996 ≤1.05 I=1437515.1c-3549.7 La 408.6720 0.025~5 轴向 0.99994 ≤0.81 I=1128733.6c-8162.7 La 333.7490 轴向 0.999999 ≤1.28 I=502202.7c+327.5 Ce 413.7650 0.025~5 轴向 0.99997 ≤0.91 I=228633.1c+4705.5 Ce 418.6600 轴向 0.99993 ≤2.36 I=225291.3c-3016.9 Nd 401.2250 0.025~~5 轴向 0.99990 ≤1.15 I=355197.9c-2262.6 Nd 410.9460 轴向 0.99994 ≤2.52 I=137500.8c-1517.0 3.4.2标准曲线图 Table Residuals LOD /LOQ Table Residuals LOD/ LOQ OK OK 3.4.3不同波长测定值 表11稀土组分的不同波长测定值 元素及波长(nm) 样品及含量(%) 304L 316 FeCr 合金 Sc 361.3829 ND ND ND Sc 424.6822 ND ND ND Y370.0300 ND ND 0.0058 Y 324.2280 ND ND 0.0058 La 408.6720 ND ND 0.0063 La 333.7490 ND ND 0.0063 Ce 413.7650 ND ND 0.0141 Ce 418.6600 ND ND 0.0155 Nd 401.2250 ND ND ND Nd 410.9460 ND ND ND 3.4.4样品 FeCr合金测试峰图 pixel pixel 413.6 413.9 418.4 Wavelength [nm] Wavelength [nm] 3.5讨论 (1)这次测试因不知主体成分含量，故先称了 0.1g样测主成分，其实可以主、次成分只称一份样，将其分取稀释后测主成分。但测稀土成分，必须单独称样，因为分解样品时不能加氢氟酸。 (2))这次测试既是定性又是定量，为准确起见，绝大多数元素都选了两条谱线做对比检测。实验证明，有的样品含有某些成分，而有的样品不含某些成分，如Hf、Ta、Sc、Nd等3个样品都未检出。本次检测凡同一元素不同谱线的测试，无论是定性还是定量都符合得很好。 (3))从测试数据看： -标准曲线线性好， RSD 小。在有 Fe 基体匹配的条件下，无论高浓度还是低浓度，无论金属元素还是非金属元素，无论稀土元素还是非稀土元素，校正曲线均测得很完美，充分反映了仪器的准确度、灵敏度和稳定性。 ――平行样符合得很好。对常量组分，两个平行样的允许差较小，符合方法 r的规定，证明了测试的精密度较高。 ——同一元素不同谱线的对比检测极为一致。本次检测绝大多数元素均选了两条谱线，结果证明不论常量、微量还是痕量都相当一致，，故取了平均值。这是难能可贵的其它仪器很难达到的性能，尤其是在低浓度。对重要未知样品的检测，在没有质控样时非常有用。因为不同谱线，它们的光谱环境不同，干干扰不同，灵敏度不同，稳定性不同，但能测出比较一致的结果，是很有说服力的验证。 ――样品的测试峰图证实了高分辨率的效用。Fe是富线元素，检测富线元素 Fe基中的微量和痕量组分，高分辨率光谱仪就显示出了极强的优越性。分辨率高，则光谱干扰(谱线重叠干扰和背景干扰)少，可选谱线多，背景等效浓度低，灵敏度高，分析就能准确、轻松、自信。如Fe 基体中用 213.6182nm测P，这在其它光谱仪上是根本不可能的。在低浓度时也能做到相同元素不同谱线的测定结果非常一致，就是来源于高分辨率。 ( ·尾焰消除完全，就能使轴向观测的效果最佳。为提高灵敏度而进行轴向观测的关键是消除尾焰。PQ9000炬管不加长，氩气反吹消除尾焰、冷锥分散热量，使尾焰消除彻底，轴向观测的距离最短，由低温尾焰引起的自吸干扰、电离干扰、背景干扰等就很小，因此灵敏度最高，线性范围最宽。还有 PQ9000 在轴向观测的光路上和光室里均充满了氩气，没有空气等对紫外光的吸收损失，又提高了灵敏度。与加长炬管(为降低轴向取光处的温度和空气产生的分子背景)，非冷锥法或冷锥法或空气墙(刀)法档尾焰相比，尾焰消除的效果就大不一样了，炬管加长，尾焰就加长，加之轴向观测的距离又远，低温尾焰的干扰可想而知。所以 PQ9000 是 ICP-OES 光谱仪中灵敏度最高的。灵敏度高，就能测出别的仪器测不出的浓度，就可少称样或增加定容体积，减小基体效应。如此次我们就没称 0.5g样，而只称了0.25g样分解后定容50mL。 ) -不同浓度、不同元素、不同波长用不同的测量方式，线性范围更好。在常量组分的检测中，我们用了轴向、侧向、侧向扩散等多种测量方式，使标准曲线的浓度可高可低，线性范围更宽，谱线选择更自由，样品的稀释倍数降低，也减小了误差，提高了准确度。 ――垂直炬管，双向观测，使分析的适应性强、自由度大、灵敏度高、稳定性好、结果准确可靠。三十多年 ICP 的技术进步证明，垂直炬管比水平炬管耐盐、耐有机溶剂强，长稳性好，记忆效应小，寿命长；侧向观测电离干扰少，基体影响小，适合测高浓度；轴向观测灵敏度高、适宜于痕量和微量组分的分析。从垂直炬管一侧向观测，水平炬管一轴向观测，到水平炬管一轴向、侧向双向观测，再到垂直炬管一轴向、侧向双向观测，雄辩地证明了 ICP 光源的发展方向和路线。PQ9000 的垂直炬管，轴向、侧向双向观测相当于垂直炬管一侧向观测和水平炬管一轴向观测两台仪器，，即一台仪器当两台仪器用。 (4)此次检测的结果得到了比利时贝卡尔特公司的高度认可。 2015.11.23 德国耶拿分析仪器股份公司北京代表处：北京市东城区朝阳门北大街8号，富华大厦B座13层 电话：010-65543879，65543849 传真：010-65543265 e-mail： info@analytik-jena.com.cn CP法测试铁基合金纤维中非基体成分ICP-OES-C