碳酸鹽巖中二氧化硅的測試方法研究

肖輝+劉思雪+紀文強+侯典吉+王賽宇

【摘 要】本文研究建立利用電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES法） 測定碳酸鹽巖中二氧化硅元素含量的方法，通過溶解標準物質建立校準曲線，同時改進熔樣方法、篩選分析譜線及優化儀器工作參數等內容，提高了分析準確度和精密度。實驗結果表明，利用該方法測定碳酸鹽巖中二氧化硅的含量，其檢出限為0.03mg·L-1，測定結果的相對標準偏差均小于5%（n=5），表明此方法可用于碳酸鹽巖中二氧化硅含量測定。

【關鍵詞】碳酸鹽巖；二氧化硅；電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）

0 前言

碳酸鹽巖因其特殊的物理、化學性能而被廣泛應用于冶金工業中，是煉鐵和煉鋼的重要熔劑，而在碳酸鹽巖評價體系中，二氧化硅的含量直接影響碳酸巖的品質，因此，如何迅速測定碳酸鹽巖樣品中二氧化硅的含量成為關鍵。目前，測定碳酸鹽巖中二氧化硅含量的方法主要有硅鉬藍分光光度法、鹽酸蒸干脫水重量法和高氯酸脫水重量法等，以上提及方法大多存在實驗操作繁瑣、樣品分析時間長、效率不高等缺點。

本研究在綜合前人研究樣品測試方法成果的基礎上，嘗試采用氫氧化鈉進行碳酸鹽巖樣品分解，通過實驗驗證不斷調整儀器工作參數和挑選最優分析譜線，然后利用電感耦合等離子體發射光譜技術對二氧化硅進行測定。該方法具有實驗操作簡捷快速和檢測線性范圍廣泛等優點，對于大批量樣品的分析要求能夠較好滿足。

1 實驗部分

1.1 儀器及工作參數

本次實驗儀器為美國Thermo Fisher的IRISintrepid II XSP電感耦合等離子體發射光譜儀，具體的工作條件見表1。

1.2 主要試劑和標準溶液

SiO2標準儲備溶液（中國計量科學研究院），氫氧化鈉和鹽酸均為分析純，實驗用水為二次蒸餾水，超純水（18.2Ω·㎝）。

SiO2標準工作溶液： 將SiO2標準儲備液按照一定的比例進行稀釋，依次配制成濃度為0.00、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00 mg·L-1系列標準工作溶液。

1.3 實驗方法與分析

本次實驗首先稱取0.1g實驗樣品，將其放置于鎳坩堝中，隨后放入1g氫氧化鈉顆粒，將鎳坩堝于660℃溫度熔融10min，然后將其取出進行冷卻，往坩堝內加入適量熱水進行溶解，待其充分溶解后，倒入預先裝有15ml鹽酸和40ml水的100ml塑料容量瓶中，用超純水對坩堝進行清洗，然后往塑料容量瓶中加水稀釋至標準刻度，扣蓋搖勻樣品之后進行上機測試。

2 結果與討論

2.1 分析譜線的選擇

在實驗分析過程中，結果的正確與否極大依賴于分析譜線的選取。因此，本研究選取8 mg·L-1的硅標準溶液作為調諧液，處于儀器最佳參數條件下，對不同的譜線進行觀察處理，實驗結果顯示251.611nm譜線的波峰形態保持穩定且精密程度較好，因此本次實驗采用251.611nm的譜線來測試SiO2。

2.2 儀器參數的優化

本研究選取8 mg·L-1SiO2為測試樣品，在實驗條件未變化的情形下，在發射功率、觀測高度、分析泵速和霧化器壓力條件不斷變化的條件下，分別測定實驗的光譜值，而后據此優化調整儀器參數。

2.3 標準曲線，相關系數及檢出限

根據實驗所選擇的儀器最佳測定條件，依次測試濃度為的0.00、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00 mg·L-1硅標準系列溶液，在光譜儀最佳工作條件下，測定標準溶液系列中Si元素的強度，繪制校準曲線，由計算機自動擬合曲線（圖1）。然后分別測定空白溶液10次，根據實驗結果值計算標準偏差，其結果見表2。

2.4 精密度和準確度實驗

在ICP-OES最佳測定條件下，按照實驗方法平行測定5個國家標準樣品10次，測試結果取均值，結果見表3。由下表看出，本次實驗中樣品的相對標準偏差均小于3%，能夠較好滿足二氧化硅的測試要求。

3 結論

本文選取電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）測定碳酸鹽巖中二氧化硅含量，通過使用氫氧化鈉對樣品進行熔樣處理，同時篩選分析譜線及優化儀器工作參數等內容，最終得到良好的實驗結果，能夠較好滿足大批量樣品分析需求，同時該方法具有實驗操作簡捷、和效率高等優點，因此該實驗方法可作為測定碳酸鹽巖中二氧化硅含量的一種方法。

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[責任編輯：張濤]endprint