PlasmaMS 300型电感耦合等离子体质谱仪测定高纯铜中14种杂质元素

PlasmaMS 300型电感耦合等离子体质谱仪测定高纯铜中14种杂质元素纯铜具有优异的导电性、导热性、抗磁性、高塑性、耐蚀性等性能，可用于制造电线电缆、罗盘、航空仪表等。工业纯铜中常含有微量的Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、As、Se、Cd、Sn、Sb、Pb、Bi等杂质元素，会大大降低铜的导电导热性能。钢研纳克采用PlasmaMS 300型电感耦合等离子体质谱仪，建立了纯铜杂质元素检测方案。该方案选用基体匹配和内标校正法克服纯铜基体效应，通过碰撞池来消除多原子离子干扰，建立起对纯铜中Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、As、Se、Ag、Cd、Sn、Sb、Pb、Bi等14种元素的检测分析方法。图1：纯铜电芯样品制备与前处理样品前处理方法参考标准《GB/T 5121.28-2021铜及铜合金化学分析方法 第28部分：铬、铁、锰、钴、镍、锌、砷、硒、银、镉、锡、锑、碲、铅和铋含量的测定 电感耦合等离子体质谱法》，本实验经过一定改进后形成了本方法。称取一定量纯铜样品于聚四氟乙烯烧杯中，加入硝酸加热消解后，将溶液转移至50ml塑料容量瓶，加入内标，定容摇匀。同等条件做空白。待分析。称取相同质量的纯铜标准品，经与样品相同步骤前处理后作为基体溶液加入到标准溶液中， 再加入内标后定容。内标元素根据各元素质量数分别选择45Sc、103Rh、187Re。在测试过程中，待测元素受干扰较为严重，因此选用基体匹配和内标校正法克服基体效应，开启碰撞气利用动能歧视原理来消除干扰。图2：纯铜样品待测元素同位素质量数选择在测定中，从“质谱干扰”和“同位素丰度”两方面考虑选出各元素的最佳质量数。表1 待测元素质量数选择表元素质量数元素质量数Cr52Se78Mn55Ag107Fe56Cd111Co59Sn118Ni60Sb121Zn68Pb208As75Bi209结果与讨论1、 待测元素谱图和工作曲线按照仪器设定的工作条件对标准溶液系列进行测定，以待测元素质量浓度为横坐标，强度为纵坐标，绘制校准曲线，见表2。部分代表性元素工作曲线如下图3~图7。表2 待测元素标准曲线浓度表分析元素质量数标准曲线浓度（ug/L）线性系数STD1STD2STD3STD4STD5STD6STD7STD8STD9Cr520.00.20.40.82.04.08.020.040.00.999903Mn550.999924Fe560.999933Co590.999911Ni600.999912Zn680.999926As750.999910Se780.999957Ag1070.999901Cd1110.999933Sn1180.999963Sb1210.999908Pb2080.999930Bi2090.999910图3： Mn工作曲线图4： Zn工作曲线图5： Ag工作曲线图6： Cd工作曲线图7： Pb工作曲线2、 检测结果、方法检出限和精密度以下结果是在重复性条件下获得的两次独立测试结果的测定值，计算其平均值。根据GB/T 5121.28-2021，在该平均值范围内两个测试结果的绝对差值均未超过重复性限(r)规定，符合标准中的精密度要求。测定样品加标结果，各元素回收率均在90%~110%之间。结果见表3。表3 样品检测结果和加标测定结果表分析元素检出限（ng/mL）样品1测定值（ug/g）样品2测定值（ug/g）样品2加标值（ug/g）样品2加标测定值（ug/g）回收率（%）52Cr0.0046 N.D.3.782.05.89106%55Mn0.0027 0.551.422.03.46102%56Fe0.042013.109.355.014.62105%59Co0.0019 N.D.0.02*0.20.232106%60Ni0.0153 0.650.430.20.61995%68Zn0.0278 3.110.200.20.414107%75As0.0127 0.360.02*0.20.225103%78Se0.1173 0.12*0.13*0.20.347109%107Ag0.0014 2.732.022.04.15107%111Cd0.0017 N.D.0.01*0.20.226108%118Sn0.0079 N.D.63.701073.4497%121Sb0.0015 0.17*0.04*0.20.23497%208Pb0.0009 0.320.200.20.405103%209Bi0.0007 0.17*0.16*0.20.363102%*：该值低于工作曲线最低点，作为参考结果。结论采用PlasmaMS 300型电感耦合等离子体质谱仪同时测定纯铜中Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、As、Se、Ag、Cd、Sn、Sb、Pb、Bi等14种元素，方法简单，分析结果准确可靠，测定结果稳定，加标回收良好，适用于高纯铜中杂质元素含量的测定。