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ICP-5000測定碳化硼中主成分及雜質(zhì)元素含量

來源:聚光科技(杭州)股份有限公司   2016年08月10日 14:25  

技術(shù)特點
加標回收
基體匹配
難電離元素分析

  碳化硼具有高溫耐磨性能、耐腐蝕性能、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性能,可以吸收中子而不形成任何放射性同位素,其與鋁粉混合制備而成的B4C/Al鋁基復(fù)合材料,作為中子屏蔽材料,在核工業(yè)中廣泛使用。硼的含量對其屏蔽性能起決定性的作用,工業(yè)生產(chǎn)制備過程中對碳化硼中各元素含量具有嚴格的技術(shù)要求,因此,碳化硼中元素檢測具有重要意義。
  由于碳化硼的耐腐蝕性能,其溶解存在很大的困難,國標中采用堿溶法,容易造成基體效應(yīng),不利于雜質(zhì)元素的測定。另外,B為難電離的非金屬元素,消解過程中易損失。本文采用氫氟酸、硫酸、硝酸等混合酸對碳化硼進行微波消解,隨后用ICP-5000及耐氫氟酸進樣系統(tǒng)對樣品中B、Cu、Fe、Mg、Mn、Ti、Zn元素進行測定,并進行了加標回收試驗。
樣品前處理
  準確稱取0.1g(至0.0001g)粉末樣品于聚四氟乙烯消解罐中,加入一定量混合酸,靜止一段時間,待反應(yīng)停止后,加蓋密封,置于微波消解儀內(nèi),以一定的升溫程序進行微波消解,程序結(jié)束后,冷卻,轉(zhuǎn)移至塑料瓶中,加水至100g,待測。
儀器配置
  儀器:ICP-5000等離子體原子發(fā)射光譜儀;
  分析參數(shù)見表1。

表1 ICP-5000的儀器條件

參   數(shù)

設(shè)  置

RF功率

1150 w

冷卻氣

12 L/min

輔助氣

1.00 L/min

霧化氣

0.60 L/min

進樣泵速

50 rpm

沖洗泵速

100 rpm

觀測方式

垂直

觀測高度

12mm

分析時間

長波10 s,短波15s智能積分

標準溶液的配置
  采用與樣品一致的試劑配制標準溶液,進行基體匹配,標準溶液配制梯度見表2。線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999。

表2各元素的標準溶度配制梯度 

溶液編號

元素名稱

標準溶液濃度(μg/mL)

1

B、Cu、Fe、Mg、Mn、Ti、Zn

0\1.0\2.0\5.0

檢出限
  按樣品空白連續(xù)11次測定的3倍SD計算元素的檢出限(LOD),結(jié)果列于表3。

表3 元素的檢出限 

元素波長(nm)

LOD(μg/L)

Al 396.1

5.4

B 249.7

1.8

Cu 324.7

2.1

Fe 259.9

1.2

Mg 279.5

0.09

Mn 257.6

2.1

Ti 336.1

1.2

Zn 213.8

2.1

方法精密度
  采用ICP-5000測定碳化硼樣品,取3次平行處理,測量結(jié)果見表4。

測量次數(shù)

Al

B

Cu

Fe

Mg

Mn

Ti

Zn

1

75.9

19.7

0.0632

0.0776

ND

0.0013

0.0020

0.0082

2

75.5

20.3

0.0665

0.0745

ND

0.0014

0.0020

0.0083

3

74.7

20.7

0.0661

0.0776

ND

0.0013

0.0019

0.0082

平均值

75.4

20.2

0.0653

0.0766

——

0.0013

0.0020

0.0082

RSD%

0.81

2.48

2.76

2.34

——

2.79

2.46

0.82

加標回收率
  消解前在樣品中加入一定量標準溶液,進行加標回收試驗,加標回收率見表5所示。

元素

加標前(mg/kg)

加標量(mg/kg)

加標后(mg/kg)

加標回收率(%)

Cu

0.6273

0.5

1.1172

98.0

Fe

0.7627

0.5

1.2672

100.9

Mg

ND

0.5

0.4920

94.7

Mn

0.0027

0.5

0.4864

96.7

Ti

0.0377

0.5

0.5381

100.1

Zn

0.1050

0.5

0.5870

96.4

結(jié)論
  本文采用ICP-5000測定碳化硼中Al、B、Cu、Fe、Mg、Mn、Ti、Zn等8種元素含量,計算檢出限和方法精密度,并進行加標回收試驗。結(jié)果表明:方法的精密度(3次平行處理的相對標準偏差)均小于3%,各元素的加標回收率介于94%~101%.

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