電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定硫磺中的鉛、銅、鐵、鎳、鈣

呂新明 向 歡 王 東 馬 玲

(1 阿拉山口出入境檢驗檢疫局，新疆 阿拉山口 833418；2 石河子大學 化學化工學院，新疆 石河子 832003)

前言

硫磺來自于硫鐵礦、冶金工業(yè)的副產(chǎn)品以及石油和天然氣的回收，是重要的工業(yè)原料[1]。食品級硫磺用于食品的漂白、防腐、殺螨和殺菌、殺蟲，工業(yè)級硫磺用于塑膠、乳膠、造紙，醫(yī)藥精細化工、工業(yè)陶瓷、建材制品輔助材料等工業(yè)部門；也用于制造農(nóng)藥、爆竹，硫磺粉用作橡膠的硫化劑、防治白粉病。醫(yī)學研究已證明，硫磺本身和硫磺中所含有害元素對人體有極大的傷害。硫磺的國家標準檢測方法主要是測定砷和鐵，有研究人員研究硫磺中汞、硒、鉍、碲[1-3]元素，鐵含量有微波消解-原子吸收光譜法、分光光度法、ICP-AES法等[4]，無硫磺中鈣、鎳、銅元素的測定方法。因此，研究了ICP-AES法快速同時檢測鉛、鈣、銅、鎳、鐵元素含量的方法。

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法具有工作溫度高，對大多數(shù)元素都有很高的分析靈敏度，且干擾少、線性范圍寬并能連續(xù)測定多種元素等優(yōu)點[5-7]。對此，本研究提出了ICP-AES法快速同時檢測Pb、Cu、Fe、Ni、Ca 5種元素含量的方法。該方法的研究成功不僅方法精密度和測量范圍可以獲得和化學分析方法一樣的要求。同時，克服了國家標準方法步驟繁瑣、工作量大、耗時長等缺點。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

ICAP6300電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(美國熱電公司)，分析天平，馬弗爐，瓷坩堝。

硝酸(優(yōu)級純)，鹽酸(優(yōu)級純)，鉛(GSB04-1742-2004)、銅(GSB04-1725-2004)、鎳(GSB04-1740-2004)元素的有證單標準溶液(國家有色金屬及電子材料分析測試中心)，鐵(GSB G62020-90(2601))、鈣(GSB G62012-90(2001))元素的有證單標準溶液(國家鋼鐵材料測試中心)。

1.2 實驗方法

稱取20 g(精確至0.001 g)試樣，置于50 mL瓷坩堝中，放在電子萬用爐上，在通風廚內(nèi)，加熱待硫磺燃燒至盡，冷卻至常溫，加瓷坩堝蓋，放入馬弗爐中在600 ℃下灼燒30 min，取出冷卻，向其中加入12 mL硝酸和15 mL超純水以及2 mL鹽酸，放在電子萬用爐上慢慢加熱至殘渣溶解完全，冷卻后，移入100 mL的容量瓶中用超純水定容至刻度線，搖勻，待測。

1.3 校準曲線

用有證單標準溶液配制標準曲線濃度，濃度列表參考表1。

表1 標準曲線配制濃度

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器工作參數(shù)的選擇

通過用正交實驗對5種元素發(fā)射光譜強度測定結(jié)果進行分析，在各元素的等離子發(fā)射強度基本在最大的位置，對硫磺測定元素的綜合考慮，確定測定條件為：分析泵速50 r/min，功率1 150 W，霧化器氣體流量0.5 L/min，垂直觀測高度12 mm，積分時間30 s。

2.2 分析線選擇

通過對各元素分析線強度和準確性測定，最終確定分析線(推薦)Pb 216.9 nm、Cu 224.7 nm、Ni 231.6 nm、Fe 238.2 nm、Ca 422.6 nm。

2.3 方法檢出限

按儀器的最佳實驗條件，在測定元素所選的波長處，測定標準溶液待測元素的系列強度，繪制標準曲線，儀器軟件自動擬合曲線，計算出曲線的線性相關(guān)系數(shù)，見表2。

檢出限按儀器的最佳實驗條件，對校準空白連續(xù)測定11次，以測定結(jié)果的3倍標準偏差所對應(yīng)的濃度值為計算方法的檢出限，見表2。

表2 方法的檢出限

標準曲線的相關(guān)性達到0.996 58，方法的檢出限在0.004 6～0.012 μg/mL。

2.4 方法的準確度實驗

為了驗證方法的準確度，實驗室對不同元素加入標準物質(zhì)，加入標準值的濃度按照樣品中各元素濃度的0.5倍、1倍、1.5倍，測定加標后樣品的濃度，并計算加標回收率，結(jié)果見表3。

表3 樣品加標回收率測定

由表3結(jié)果表明所測的5種元素加標回收率在85.3%～112%，均在誤差范圍之內(nèi)，結(jié)果滿意。

2.5 方法的精密度實驗

實驗室采集各種元素不同濃度的2個樣品，按照實驗方法進行處理后，對樣品進行10次測定，通過計算相對標準偏差，驗證方法的重復(fù)性，結(jié)果見表4。

表4 樣品重復(fù)性驗證

實驗表明，相對標準偏差(RSD)為1.9%～9.8%，方法的重現(xiàn)性較好，達到低含量元素的分析要求。

3 結(jié)論

采用燃燒硫磺后用硝酸和鹽酸溶解殘渣，消除了基體干擾，再用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鉛、銅、鎳、鐵、鈣5種元素，具有方法簡單、效率高(5種元素同時測定)，方法檢出限低(最低檢出限達到0.004 6 μg/mL)，檢測周期短及方法應(yīng)用廣等優(yōu)點。

該方法的建立填補了國內(nèi)關(guān)于硫磺檢測的空白，解決了硫磺中銅、鎳、鈣3種元素無相關(guān)的檢測方法的難題，為相關(guān)行業(yè)和技術(shù)人員進行相關(guān)的研究奠定了基礎(chǔ)。