电感耦合等离子体原子发射光谱法测定锆化合物中的杂质含量

陈 文

（江西省钨与稀土产品质量监督检验中心，江西赣州 341000）

锆化合物中钙、铪等元素含量的方法具有可行性，且与传统方法相比，本方法具有更快速、更准确、检出限低等优点，解决了测定中的关键技术难题，对锆化合物中钙、铪等元素含量的科研和生产的关键技术指标也能起到一定的数据支撑与借鉴作用。准确测定锆化合物中钙、铪等元素含量，能更好地为企业生产、交易服务，创造可观的经济价值，产生巨大的社会效益。

1 实验部分

1）试剂材料。水，二级；盐酸（ρ=1.19 g/mL）；标准贮备溶液：钙、铪等元素采用有效期内有证书的单元素标准贮备溶液，质量浓度为1 000μg/mL；钙等元素混合标准溶液：分别移取5.00mL 钙等元素标准贮备溶液于 100mL 塑料容量瓶中，加入5mL盐酸，以水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL分别含有50μg 钙等元素；铪标准溶液：移取10.00mL 铪标准贮备溶液于 100mL容量瓶中，加入5mL盐酸，以水稀释至刻度，混匀。此溶液1 mL 含有100μg铪；氧化锆基体（钙等元素元素的质量分数≤0.0002%）：称取22.22g高纯氧氯化锆（氧化锆含量 36%），加入10mL盐酸，加热溶解，冷却，转入100mL塑料容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含有80 mg氧化锆。

2）仪器设备。电感耦合等离子体原子发射光谱仪。

1.1 钙等元素分析试液的制备

称取氧氯化锆2.22g置于200mL聚四氟乙烯烧杯中，加入少量水，加5mL盐酸，低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL塑料容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

1.2 铪分析试液的制备

移取5.00mL试液于100mL的容量瓶中，加入5 mL盐酸，以水稀释至刻度，混匀。

1.3 钙等元素系列标准溶液的配制

准确移取0.20mL、1.00mL、4.00mL、10.00mL、20.00mL混合标准溶液（5.4）于一组100mL塑料容量瓶中，分别于每个塑料容量瓶中加入10.00mL氧化锆基体（5.6，），加5mL盐酸（5.2），用水稀释至刻度，混匀。此系列标准溶液质量浓度分别为0.10µg/mL、0.50µg/mL、2.00µg/mL、5.00µg/mL、10.00µg/mL。

1.4 铪系列标准溶液的配制

准 确 移 取 1.00mL、2.00mL、5.00mL、10.00 mL、20.00mL铪标准溶液（5.5）于一组100mL容量瓶中，加5mL盐酸（5.2），用水稀释至刻度，混匀。此系列标准溶液质量浓度分别为0.00 µg/mL、1.00 µg/mL、2.00µg/mL、5.00µg/mL、10.00µg/mL、20.00µg/mL。

2 结果讨论

2.1 元素种类及测定范围

元素种类的主要确定依据为产品标准《氧氯化锆》，按照产品标准钠、钙、钛、铁等元素需要测定，同时结合日常客户的检测需要，增加铬、铜、锌、铅、镉、锰、镍、铪含量的测定。因此，本方法包括对氧氯化锆、碳酸锆中12种杂质元素的测定。

元素的测定范围主要根据《氧氯化锆》产品标准的限值以及电感耦合等离子体光谱法的方法检出限来确定的。因此元素的测定范围为：钙、钠测定范围0.0010%~0.050%，钛、铁铬、铜、锌、铅、镉、锰、镍测定范围0.0005%~0.050%，铪测定范围0.10%~2.00%。

2.2 分析谱线的选择

对各被测元素的预选分析线进行加标回收，选出基体干扰和共存元素干扰小，信背比大，峰型好的最佳谱线作为分析线（表1）。

表1 分析谱线

2.3 酸度影响

分别称取四份1# 碳酸锆样品2.000 0g，置于200mL聚四氟乙烯烧杯中，加入少量水，分别加入2mL、5mL、7mL、10mL盐酸（2.2.1），低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100 mL容量瓶中，再分别加入0.5mL（2.2.3）钙等元素标准溶液，用水稀释至刻度，混匀。此溶液用于钙等元素对酸度的影响。

再称取一份1# 碳酸锆样品2.0000g，置于200 mL聚四氟乙烯烧杯中，加入少量水，加入5mL盐酸（2.2.1），低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。分取5.00mL于四个100mL的容量瓶中，分别加入2mL、5mL、7mL、10mL盐酸（2.2.1），以水稀释至刻度，混匀。此溶液用于铪对酸度的影响。在所选择待测元素的分析谱线上进行测定，考察酸度对测定元素的影响。结果见表2、表3。实验结果表明：不同酸度对本方法没有明显影响，考虑酸对仪器的长期影响，本方法选择5%的酸度比较合适。

表2 酸度对杂质元素的影响实验

表3 酸度对铪的影响实验

2.4 方法测定下限

在选定的测定条件下，钙等元素的检出限用标准曲线中0.10μg/mL的溶液进行11次的测定、铪的检出限用0.50μg/mL的铪溶液进行11次的测定，计算各元素的标准偏差，以其3倍的标准偏差计算检出限，以其10倍的标准偏差，结合稀释倍数、定容体积，计算测定下限，结合实际需要，给出最终测定下限见表4。

表4 方法测定下限

2.5 回收率实验

称取二份1# 碳酸锆样品2.0000g，置于200mL聚四氟乙烯烧杯中，加入少量水，加入5mL盐酸（2.2.1），低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入两个100mL容量瓶中，再分别加入5.00mL（2.2.4）标准溶液和5.00mL（2.2.3）标准溶液，用水稀释至刻度，混匀。此溶液用于钙等元素的回收率测定。

再称取一份1# 碳酸锆样品2.0000g，置于200mL聚四氟乙烯烧杯中，加入少量水，加入5 mL盐酸（2.2.1），低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。分取1.00mL试液+5.00mL（2.2.5）铪标准溶液、1.00mL试液+10mL（2.2.5）铪标准溶液于两个100mL的容量瓶中，加入5mL盐酸（2.2.1），以水稀释至刻度，混匀。此溶液用于铪的回收率测定。从表5看出，各元素回收率在96.8%~104.4%，能够满足分析要求。

表5 回收率实验

3 结论

本方法采用盐酸分解样品，电感耦合等离子体原子发射光谱法测定锆化合物中钙、铪等元素的含量。方法相对标准偏差为0.46 % ~4.25 %，加标回收率为96.8%~104.4%。方法适用于锆化合物中钙、铪等杂质元素含量的测定。