電感耦合等離子體原子發射光譜法測定電鍍鉻溶液中銅、鐵、鋁及鎳元素的含量

王靜

(西安航空制動科技有限公司理化計量中心，西安 713106)

電感耦合等離子體原子發射光譜法測定電鍍鉻溶液中銅、鐵、鋁及鎳元素的含量

王靜

(西安航空制動科技有限公司理化計量中心，西安 713106)

研究了ICP–AES法測定電鍍鉻溶液中雜質元素銅、鐵、鋁、鎳含量的方法，對儀器的工作條件、分析線選擇、基體影響、共存元素干擾、酸量的影響等進行了試驗論證，通過與化學分析方法比較，結果表明方法快速、簡便、準確、可靠，完全滿足分析要求。

ICP–AES法；電鍍鉻溶液；銅；鐵；鋁；鎳

Cu，Fe，Al，Ni是電鍍鉻溶液中的雜質元素，它們的超量存在將影響鍍層質量，因此需要對Cu，Fe，Al，Ni含量進行及時、準確的測定。這些元素的測定方法主要有容量法、光度法等化學分析方法和原子吸收光譜法［1］，這些分析方法準確度高但操作較為繁瑣，分析速度較慢，周期較長，往往不能使電鍍鉻溶液的質量得到及時有效的控制。電感耦合等離子體原子發射光譜法具有檢測靈敏度高、檢出限低、線性范圍寬、基體效應小、多元素分析、精密度和重復性好等優點［2］，在元素分析領域得到廣泛應用。筆者通過系統地研究、論證，采用電感耦合等離子體原子發射光譜法測定電鍍鉻溶液中Cu，Fe，Al，Ni含量，完全避免了上述缺點。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子體原子發射光譜儀：Optima 7000 DV型，美國Perkinelmer公司；

硫酸溶液：1+4；

鉻酐溶液(CrO3)：1.5 g/L；

鐵、銅、鋁、鎳標準溶液：均為1 mg/mL鹽酸溶液(5+95)，用時逐級稀釋；

試液：分取鍍液2 mL于200 mL容量瓶瓶中，以水稀釋至刻度，搖勻；

低標溶液：隨同試液制備試劑空白，作為低標溶液；

高標溶液：制備一個或數個與被測鍍液Cu，Fe，Al，Ni元素濃度相當，且以鉻酐溶液稀釋至刻度的標準溶液為高標溶液。

1.2 儀器工作條件

功率：1 300 W；冷卻氣：15 L/min；輔助氣：0.2 L/min；載氣流量：0.8 L/min；溶液提升量：1.5 mL/min；觀察高度：15 mm；預燃時間：30 s；積分時間：5 s。

1.3 實驗方法

按1.2儀器工作條件調整儀器，待儀器穩定后，以高、低標準溶液對儀器進行標準化，依次對樣品溶液進行測量。

2 結果與討論

2.1 儀器工作條件的選擇

綜合考慮炬管、設備附件的壽命、氣體的消耗量、溶液的提升量及盡可能高的靈敏度、好的穩定性，通過對高頻發生器功率、輔助氣流量、冷卻氣流量、載氣流量、溶液提升量、觀察高度、預燃時間的試驗，選定1.2儀器工作條件。

2.2 分析線的選擇

樣品測量過程中的干擾主要為光譜干擾，因此選擇分析線尤為重要。要選擇靈敏度高、光譜干擾小的譜線作為分析譜線［3］。

在光譜譜線表中選出靈敏度較高的譜線4條，通過試驗比較被測元素譜線的干擾情況及靈敏度，選擇出被測元素的分析線見表1。

表1 被測元素的分析線

2.3 樣品的處理及酸度的選擇

在同一鍍液中分別加入硫酸溶液0，2，4，6 mL，測量結果表明，隨著酸度的增加，各待測元素的光譜強度無明顯變化，因此可直接以水稀釋至刻度。

2.4 基體的影響

電鍍鉻溶液的主要成分為鉻酐，因此基體即為鉻酐。高標溶液分別以鉻酐溶液及水為稀釋液，按1.3實驗方法對鍍液進行測量，測量結果見表2。由表2可知，高標溶液以鉻酐溶液為稀釋液的分析結果明顯好于以水為稀釋溶液的分析結果，因此需進行基體匹配［4］。

表2 電鍍液測量結果

2.5 共存元素的影響及消除

鍍液中的主要元素為Cr及少量的Cu，Fe，Al，Ni等雜質，以一定比例合成試液，按1.3實驗方法進行共存元素干擾試驗，結果列于表3。由表3可知，Cu，Cr，Ni對Fe的測定干擾較明顯，其它元素間的干擾均較弱，因此，實驗時應根據試樣中待測元素的含量配制標準溶液，進行大致匹配，以消除干擾。

表3 共存元素干擾試驗結果

2.6 檢出限

將試劑空白溶液和標準溶液(各元素含量均為10 μg/mL)測量10次，以3倍標準偏差對應的濃度為檢出限，結果見表4。

表4 各元素檢出限(n=10)

2.7 樣品測定

將同一電鍍鉻溶液分別以化學分析方法與等離子體原子發射光譜法測定3次，測定結果見表5。

表5 對照試驗結果(置信水平為95%)

經F檢驗，Fe，Cu，Ni，Al的F計分別為1.33，1.69，2.16，0.27，均小于F(39.0)，表明本方法與化學分析方法測定結果的標準偏差無顯著性差異，精密度一致。

經t檢驗，Fe，Cu，Ni，Al的t計分別為0.866，1.04，2.10，0.00，均小于t(3.776)，表明本方法與化學分析方法測得結果無顯著性差異。

3 結論

采用等離子體原子發射光譜法測定電鍍鉻溶液中雜質元素Cu，Fe，Al，Ni，測量準確度、精密度良好，方法穩定、快速，完全可以滿足分析的要求。

［1］ HB/Z 5091–1999 電鍍鉻溶液分析方法［S］.

［2］ 辛仁軒.等離子體發射光譜分析［M］.北京：化學工業出版社，2005: 77.

［3］ 邱德仁.原子光譜分析［M］.上海：上海復旦大學出版社，2002.

［4］ 曹宏艷.冶金材料分析技術與應用［M］.北京：冶金工業出版社，2008: 715.

Determination of Copper, Iron, Aluminum and Nickel in Chromium Plating by Inductively Coupled Plasma–Atomic Emission Spectrometry

Wang Jing
(Xi’an Air Brake Technology Co.， Ltd.， Physicochemical Metrological Center， Xi’an 713106， China)

ICP–AES method was studied for the determination of impurity elements as copper，iron，aluminum，nickel in chromium plating solution. The working conditions of the instrument, analysis of line selection, matrix effect，interference of coexisting elements, acid effects were tested. Comparing with chemical analysis, the results showed that the method is fast, simple, accurate, reliable, fully meet the analysis requirement.

ICP–AES method; chromium plating solution; copper; iron; aluminum; nickel

O657.7

A

1008–6145(2012)03–0069–02

10.3969/j.issn.1008–6145.2012.03.018

聯系人：王靜； E-mail: wangjing65921@sina.com

2012–03–30