ICP-OES法測定高純磷酸鹽中金屬雜質

張均祥

ICP-OES法測定高純磷酸鹽中金屬雜質

張均祥

（廣東廣試試劑科技有限公司，廣東 肇慶 526238）

通過鹽酸對高純磷酸鹽的處理后，利用等離子體發射光譜法對其中Co﹑Cr﹑Mn﹑Ni﹑Ti微量金屬雜質進行了檢測，方法回收率為82.4%～117.6%，相對標準偏差為0.12%～4.06%，該方法操作簡單，可準確測定高純磷酸鹽中金屬雜質，在實際生產中能滿足生產分析需求。

高純磷酸鹽； 等離子體發射光譜法； 金屬雜質的測定

磷化工產業由磷酸、中間原料黃磷、磷肥、磷酸鹽、磷化物產業組成，是國民經濟各個領域必不可少的基礎原材料行業。我國磷化工產品產量位居世界第一，但產品單一，經濟效益低，總體技術水平與國際先進水平存在差距，不能滿足國民經濟發展的需求。目前，磷化工產業存在著嚴重問題，如產品能耗高（1 t黃磷耗電14 000 kW·h），排放量大，污染重（僅黃磷年排放廢氣12億m3）。低值產品大量出口，消耗了大量不可再生的磷資源，國土資源部已將磷列為緊缺資源[1]。

為改變我國磷化工產業的現狀，推動磷化工產業的可持續發展，發展高純磷化工產品，提高產品附加值，就成為一種途徑。

近年來，高純磷酸鹽、特種磷酸鹽、功能磷酸鹽等產品在尖端科技、國防工業等方面得到進一步推廣應用，出現了許多新型磷酸鹽產品，如磷酸鹽電子電器材料、磷酸鹽光學材料、磷酸鹽太陽能電池材料、磷酸鹽傳感原件材料、人工生物材料、催化劑、離子交換劑等。目前，它與十多個科學領域有著密切的關系，涉及的部門多達60多個，已成為國民經濟中具有重要作用的一個產業。特別是近年來磷酸鹽光學材料在激光玻璃中的廣泛應用（磷酸鹽激光玻璃廣泛應用于激光聚變、激光武器、激光測距、光通信波導放大器、超短脈沖激光器等領域），使磷酸鹽成為軍事工業的重要原料。

由于過渡金屬離子鐵、鈷、鎳等的存在會導致偏磷酸鹽玻璃在近紫外到紅外區域產生強吸收，影響玻璃的激光性能，因此在工藝生產過程需要進行嚴格控制和監測[2-4]。

世界各國都制定了自己的光學玻璃原料標準，對影響其透過率的有害雜質（鐵、鈷、鎳、錳、鉻等）進行了控制[5]。

本課題研究了用電感耦合等離子體發射光譜（ICP-OES）對高純磷酸鹽中金屬雜質元素（鈷、錳、鉻、鎳、鈦）進行分析檢測。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

Agilent 5110 ICP-OES電感耦合等離子體發射光譜儀，美國安捷倫公司；DTT-A500電子分析天平，福州華志科學儀器有限公司。

鹽酸，GR，廣東廣試試劑科技有限公司；Co、Ni、Ti、Mn、Cr各元素標準雜質溶液，0.1 mg·mL-1，廣東廣試試劑科技有限公司；超純水。

1.2 儀器工作條件

RF功率：1.20 kW；冷卻氣：氬氣，流量為 12.0 L·min-1；輔助氣：氬氣，流量為1.00 L·min-1；載氣：氬氣，流量為0.70 L·min-1；觀測高度：軸向；積分時間：5 s。

1.3 分析方法

1.3.1 樣品的制備

稱取5 g樣品，置于燒杯中，加入20 mL水，15 mL鹽酸（GR），溫熱溶解，煮沸10 min，冷卻，稀釋至80 mL。取8 mL，用6%的鹽酸稀釋至25 mL。按GB/T 23942—2009[6]中7.3.3的規定測定，結果按7.3.4的規定計算。

1.3.2 工作曲線的配置

配置的系列標準溶液的組成見表1。

表1 系列標準溶液的組成 mg·L-1

2 結果與討論

2.1 分析波長的選擇

從儀器上選取最靈敏的3條譜線對樣品進行測定，考察基體的干擾情況。在選定的工作條件下，在相同質量濃度樣品溶液中加入成比例的混標（Co、Cr、Mn、Ni、Ti），綜合考慮了待測元素分析的檢出限、靈敏度、強度、相互間的干擾和基體對待測元素的干擾等因素，選擇出元素的分析線如下：Co 238.892 nm、Cr 205.560 nm、Mn 257.610 nm、Ni 231.604 nm、Ti 334.941 nm。

2.2 干擾元素的影響及消除

標準加入法是一種不須要預先了解樣品基體而又能夠校正基體效應干擾的方法。當難于制備有代表性的標準溶液系列時，這種方法比較適用，可以改善低含量元素測定的準確度[7]。由于試樣中基體含量較高，本實驗采用標準加入法來校正基體干擾。

2.3 方法回收率及精密度

按本實驗方法操作，加入不同量的Ti、Cr、Mn、Co、Ni標準溶液到已知含量的樣品中，進行回收率試驗，測定結果在82.4%～117.6%，同時進行6次平行測試，計算方法的精密度在0.12%～4.06%。

2.4 方法檢出限

調節儀器至最佳狀態，連續10次測定空白溶液的質量濃度值，以3倍標準偏差計算方法中各待測元素的檢出限如下：Co 0.05 μg·g－1、Cr 0.05 μg·g－1、Mn 0.02 μg·g－1、Ni 0.07 μg·g－1、Ti 0.02 μg·g－1。

2.5 對比試驗

同時用該方法對 4個不同的磷酸鹽樣品進行分析后，再將上述4個樣品外送相關權威機構進行分析，檢測結果對比見表2。

表2 兩種方法對比結果 μg·g－1

注：1.磷酸二氫鈉；2.磷酸二氫鉀；3.磷酸二氫鋰；4.磷酸二氫鋇。

將表2中兩種分析結果進行比對，不難發現本法與外送測試機構分析結果之間誤差較小，數據可信程度較高，檢測數據準確度較高。

3 結束語

采用電感耦合等離子體法，優化儀器工作參數后，選擇標準加入法來克服基體干擾和環境的影響因素，從而快速測定高純磷酸鹽中金屬雜質質量分數，該方法簡便快速，結果穩定可靠，能滿足質量檢測要求。

［1］鐘本和，方為茂．淺談我國高純磷化工發展方向[J].中國石油和化工標準與質量，2010，30（8）：22-25．

［2］ 張麗娜，劉長林.高性能激光玻璃原料——KH2PO4的純化[D].武漢：華中科技大學，2006．

［3］劉長林，張麗娜．高性能磷酸鹽玻璃原料（高純KH2P04）的制備[J].華中科技大學學報（自然科學版），2007，35（5）：120-123．

［4］徐俊俊，梅朋．電感耦合等離子體質譜法測定磷酸鋇激光玻璃中超痕量銅[J].分析化學，2015，43（1）：27-32.

［5］干福熹．光學玻璃[M].北京：科學出版社，1982．

［6］GB/T 23942-—2009，化學試劑 電感耦合等離子體原子發射光譜法通則[S].

［7］楊春晟，李國華，徐秋心．原子光譜分析[M].北京：化學工業出版社，2010．

Determination of Metal Impurities in High Purity Phosphates by ICP-OES

（Guangdong Guangshi Reagent Technology Co., Ltd., Zhaoqing Guangdong 526238, China）

The trace metal impurities of Co, Cr, Mn, Ni and Ti in high purity phosphate were detected by ICP-OES after the treatment with hydrochloric acid. The results showed that the recovery of the method was 82.4% ~117.6%, relative standard deviation was 0.12% ~ 4.06%. This method is simple, accurate for determination of metal impurities in high purity phosphate, can satisfy the analysis requirement in the actual production.

High purity phosphates; ICP-OES; Determination of metal impurities

廣東省廣州市海珠區科技計劃項目高新企業專項（項目編號：2017-12）。

2020-04-23

張均祥（1982-），女，湖南省邵陽市人，分析工程師，2006年畢業于吉首大學化學專業，研究方向：儀器分析。

TQ420.7

A

1004-0935（2020）09-1177-02