[发明专利]一种同时测定海绵钛中九种杂质元素百分含量的分析方法

摘要

一种同时测定海绵钛中九种杂质元素百分含量的分析方法，九种杂质元素确指为Sn、As、Sb、Cr、Cu、V、Ni、Zn、Nb，通过钛基溶液及相关标准液，制备出含九种杂质元素的五种工作曲线标准溶液，在确定电感耦合等离子体原子发射光谱仪的工作参数前提下对五种工作曲线标准溶液和海绵钛待测溶液分别进行扫描，选定相关谱线为分析谱线并对其进行背景校正，相关系数全部在0.995以上，检出限均在0.00040%以下，除个别分析谱线相对标准偏差在20%以下外其它分析谱线均在10%以下，满足一般微痕量分析要求，表明本发明能满足海绵钛中九种杂质元素百分含量的分析需要，经回收率试验证明是可行的，为海绵钛质量等级提供依据。

主权项

同时测定海绵钛中九种杂质元素百分含量的分析方法，所述九种杂质元素确指为Sn、As、Sb、Cr、Cu、V、Ni、Zn、Nb，在该分析方法中使用的试剂和试验用品主要有氢氟酸、硝酸、蒸馏水、盐酸、硫酸、高纯钛、高纯金属锡、三氧化二砷、高纯锑、高纯铬、高纯铜、高纯金属钒、高纯镍、高纯锌、高纯铌、塑料王烧杯、塑料容量瓶、烧杯、电炉、容量瓶，所使用的测试仪是电感耦合等离子体原子发射光谱仪，该分析方法通过钛基溶液制备、所述九种杂质元素的各标准储备液制备、所述九种杂质元素的各标准液制备、含所述九种杂质元素分别为 1μg/mL的混合标液制备，确定出0.00μg/mL的空白工作曲线标准液制备、含所述九种杂质元素分别为0.01～0.08 μg/mL的工作曲线标准液a制备、含所述九种杂质元素分别为1.00～3.00 μg/mL的工作曲线标准液b制备、含所述九种杂质元素分别为4.00～8.00 μg/mL的工作曲线标准液c制备、含Sn和Cu均为10.00～20.00 μg/mL的工作曲线标准溶d制备，在确定电感耦合等离子体原子发射光谱仪的工作参数前提下对上述五种工作曲线标准液和海绵钛待测液分别进行扫描，选定所述九种杂质元素的各分析谱线并对其进行背景校正，将上述五种工作曲线标准液的发射谱线强度与其浓度值建立工作曲线得到方法线性方程，对制备出的海绵钛待测液进行测定，电感耦合等离子体原子发射光谱仪能自动计算出海绵钛中所述九种杂质元素的百分含量；其特征是：上述各相关过程分述如下：钛基溶液制备称取1.0000g纯度为99.99%的高纯钛并置于250mL的塑料王烧杯中，用少量蒸馏水冲洗塑料王烧杯后再加入15.00mL质量浓度为36.0～38.0%的盐酸，将5.00～10.00mL质量浓度≥40.0%的氢氟酸逐滴加入塑料王烧杯中使高纯钛得到溶解，待高纯钛溶解后再向塑料王烧杯中滴入1.00～4.00mL质量浓度为65.0～68.0%的硝酸使其澄清并冷却至室温再移入 100mL的塑料容量瓶中，用蒸馏水清洗塑料王烧杯至少三次并倒入塑料容量瓶中定容至100mL制备出含钛10mg/mL的钛基溶液；所述九种杂质元素的各标准储备液制备称取1.0000g高纯Sn并置于250mL烧杯中且加入100.00mL质量浓度为36.0～38.0%的盐酸，将烧杯置于电炉上进行加热煮沸使Sn溶解，溶解完毕取下烧杯冷却至室温并移入1000mL容量瓶中，用蒸馏水清洗烧杯至少三次并倒入容量瓶中定容至1000mL制备出含Sn1mg/mL 的Sn标准储备液；称取1.3203g三氧化二砷并置于250mL烧杯中且加入50.00mL质量浓度为36.0～38.0%的盐酸，将烧杯置于电炉上进行加热煮沸使三氧化二砷溶解，溶解完毕取下烧杯冷却至室温并移入1000mL容量瓶中，用蒸馏水清洗烧杯至少三次并倒入容量瓶中定容至1000mL制备出含As1mg/mL 的As标准储备液；称取1.0000g高纯Sb并置于250mL烧杯中且加入15.00mL质量浓度为36.0～38.0%的盐酸和5.00mL质量浓度为65.0～68.0%的硝酸，将烧杯置于电炉上进行加热煮沸使Sb溶解，溶解完毕取下烧杯冷却至室温后再加入35.00mL质量浓度为36.0～38.0%的盐酸，之后移入1000mL容量瓶中，用蒸馏水清洗烧杯至少三次并倒入容量瓶中定容至1000mL制备出含Sb1mg/mL 的Sb标准储备液；称取1.000g高纯Cr并置于250mL烧杯中加入50.00mL质量浓度为36.0～38.0%的盐酸，将烧杯置于电炉上进行加热煮沸使Cr溶解，溶解完毕取下烧杯冷却至室温并移入1000mL容量瓶中，用蒸馏水清洗烧杯至少三次并倒入容量瓶中定容至1000mL制备出含Cr1mg/mL 的Cr标准储备液；称取1.0000g高纯Cu并置于250mL烧杯中且加入50.00mL蒸馏水和50.00mL质量浓度为65.0～68.0%的硝酸，将烧杯置于电炉上进行加热煮沸使Cu溶解，溶解完毕取下烧杯冷却至室温并移入1000mL容量瓶中，用蒸馏水清洗烧杯至少三次并倒入容量瓶中定容至1000mL制备出含Cu1mg/mL 的Cu标准储备液；同理，参照上述过程还能分别制备出1000mL：含V1mg/mL 的V标准储备液、含Ni1mg/mL 的Ni标准储备液及含Zn1mg/mL 的Zn标准储备液；称取1.0000g高纯Nb并置于250mL塑料王烧杯中且逐滴加入5.00mL质量浓度≥40.0%的氢氟酸，再逐滴加入2.00mL质量浓度为65.0～68.0%的硝酸，待Nb溶解完毕且冷却至室温时移入1000mL容量瓶中，用蒸馏水清洗塑料王烧杯至少三次并倒入容量瓶中定容至1000mL，之后移入塑料瓶中制备出含Nb1mg/mL 的Nb标准储备液；所述九种杂质元素的各标准液制备将10.00mL所述Sn标准储备液置于100mL容量瓶中并加入10.00mL质量浓度为36.0～38.0%的盐酸，然后向容量瓶中加入蒸馏水定容至100mL制备出含锡100μg/mL的Sn标准液；同理，参照上述过程还能制备出各100mL：含As100μg/mL的As标准液、含Sb100μg/mL的Sb标准液、含Cr100μg/mL的Cr标准液、含Cu100μg/mL的Cu标准液、含V100μg/mL的V标准液、含Ni100μg/mL的Ni标准液、含Zn100μg/mL的Zn标准液及含Nb100μg/mL的Nb标准液；含所述九种杂质元素分别为 1μg/mL的混合标液制备将所述Sn标准储备液、所述As标准储备液、所述Sb标准储备液、所述Cr标准储备液、所述Cu标准储备液、所述V标准储备液、所述Ni标准储备液、所述Zn标准储备液及所述Nb标准储备液各移取1.00mL一同加入到100mL的塑料容量瓶中，再加入10.00mL质量浓度为36.0～38.0%的盐酸，用蒸馏水定容至100mL制备出含所述九种杂质元素分别为10μg/mL的混合标液A；将10.00mL所述混合标液A置于100mL塑料容量瓶中并加入10mL质量浓度为36.0～38.0%的盐酸，然后向塑料容量瓶中加入蒸馏水定容至100mL制备出含所述九种杂质元素分别为 1μg/mL的混合标液； 将4.00～8.00mL质量浓度在95.0%～98.0%的硫酸加入到已加入蒸馏水约30mL的100mL塑料容量瓶中，待冷却至室温后用蒸馏水定容至100mL制备出0.00μg/mL空白工作曲线标准液；含所述九种杂质元素分别为0.01～0.08 μg/mL的工作曲线标准液a制备将1.00～8.00mL的混合标液和10.00 mL的钛基溶液一同加入到100mL塑料容量瓶中，再加入4.00～8.00mL质量浓度在95.0～98.0%的硫酸，冷却至室温后，用蒸馏水定容至100mL制备出含所述九种杂质元素分别为0.01～0.08 μg/mL的工作曲线标准液a；含所述九种杂质元素分别为1.00～3.00 μg/mL的工作曲线标准液b制备取所述Sn标准液、所述As标准液、所述Sb标准液、所述Cr标准液、所述Cu标准液、所述V标准液、所述Ni标准液、所述Zn标准液、所述Nb标准液各1.00～3.00mL和10.00 mL的钛基溶液一同加入到100mL塑料容量瓶中，再加入4.00～8.00mL质量浓度为95.0～98.0%的硫酸，待冷却至室温后用蒸馏水定容至100mL制备出含所述九种杂质元素分别为1.00～3.00 μg/mL的工作曲线标准液b；含所述九种杂质元素分别为4.00～8.00 μg/mL的工作曲线标准液c制备取所述Sn标准液、所述As标准液、所述Sb标准液、所述Cr标准液、所述Cu标准液、所述V标准液、所述Ni标准液、所述Zn标准液、所述Nb标准液各4.00～8.00mL和10.00 mL的钛基溶液一同加入到100mL塑料容量瓶中，再加入4.00～8.00mL质量浓度为95.0～98.0%的硫酸，待冷却至室温后用蒸馏水定容至100mL制备出含所述九种杂质元素分别为4.00～8.00 μg/mL的工作曲线标准液c；含Sn和Cu均为10.00～20.00 μg/mL的工作曲线标准溶d制备取所述Sn标准储备液和所述Cu标准储备液各1.00～2.00mL及10.00 mL的钛基溶液一同加入到100mL塑料容量瓶中，再加入4.00～8.00mL质量浓度为95.0～98.0%的硫酸，待冷却至室温后用蒸馏水定容至100mL制备出含Sn和Cu均为10.00～20.00 μg/mL的工作曲线标准液d；海绵钛待测液的制备称取0.0900～0.3000g的海绵钛并置于100mL两用瓶中，用蒸馏水冲洗瓶壁，加入4.00～8.00mL质量浓度为95.0～98.0%的硫酸，待海绵钛加热溶解后再滴1～5滴质量浓度为65.0～68.0%的硝酸并用蒸馏水冲洗瓶壁，待两用瓶中被加热的上述溶液清亮、液面平静时取下两用瓶并冷却至室温后定容至100mL制备出海绵钛待测液；电感耦合等离子体原子发射光谱仪的工作参数确定及分析谱线确定电感耦合等离子体原子发射光谱仪的工作参数确定范围如下：电感耦合等离子体发射光谱仪最佳工作参数范围：功率：1.00～1.35KW；等离子体气流量：14～16L/min；辅助气流量：0.15～0.40L/min；雾化气流量：0.60 ～0.85L/min；样品冲洗流量：1.3 ～1.6 mL/min；光源稳定延迟时间：15～23s；样品提升时间：15～21s；样品冲洗时间：5～20s；重复测量次数：1～3次；时从元素谱线表中预选出Sn、As、Sb、Cr、Cu、V、Ni、Zn、Nb元素的多条谱线，用所选的谱线分别对所述空白工作曲线标准液、所述工作曲线标准液a、所述工作曲线标准液b、所述工作曲线标准液c、所述工作曲线标准液d以及海绵钛待测液进行分别扫描，扫描产生的干扰结果归纳如下：Sn189.927 nm 分析谱线受到Os189.950 nm、Ti189.975 nm及W189.987 nm 的干扰；Sn242.170 nm分析谱线受到Ti242.130 nm 的干扰；As197.197 nm分析谱线受到 Ti197.200 nm 及W197.313 nm 的干扰；As193.696 nm分析谱线受到Cr193.696 nm 、V193.684 nm 、Fe193.668 nm 及Fe193.619 nm 的干扰；As188.979 nm 分析谱线受到As188.984 nm 的干扰；Sb217.582 nm分析谱线受到Zr217.582 nm、Re217.621 nm及Ni217.515 nm 的干扰；Sb231.146 nm分析谱线受到V231.146 nm、Nb231.146 nm、Nb231.168 nm、Ni231.223 nm、Ag231.241 nm及Ni231.096 nm 的干扰；Cr283.563 nm 分析谱线受到U283.557 nm及Ti283.660 nm 的干扰；Cr 267.716 nm分析谱线受到Mn267.785 nm 的干扰；Cu327.393 nm 分析谱线受到Co327.393 nm、Ce327.393 nm、Ti327.405 nm、Ti327.440 nm、Nb327.479 nm Th327.507 nm、Ti327.529 nm及Sm327.348 nm 的干扰；Cu224.700 nm分析谱线受到Mo224.711 nm及Sn224.606 nm 的干扰；V292.464 nm分析谱线受到Zr292.464 nm、Fe292.399及U292.350 nm 的干扰；V310.230 nm分析谱线受到Fe310.214 nm、Fe310.236 nm、Gd310.255 nm、Ti310.298 nm、Cr310.347 nm及Ti310.153 nm 的干扰；V292.402分析谱线受到Si292.401 nm、Rh292.402 nm、W292.354 nm、V292.464 nm及Ti292.292 nm 的干扰；Ni231.604 nm分析谱线受到 Ta231.604 nm及Ti231.598 nm 的干扰；Ni231.003 nm分析谱线受到 Nb232.024 nm、Ni231.976 nm及Zr232.080 nm 的干扰；Zn206.200nm分析谱线受到V206.200 nm、Os206.169 nm及V206.156 nm 的干扰；Zn213.857nm分析谱线受到Hf213.857 nm、Ti213.836 nm、Ti213.925 nm及Ti213.787 nm 的干扰；Zn202.548nm分析谱线受到Cu202.548 nm、Nb202.531 nm及Os202.512 nm 的干扰；Nb309.418nm分析谱线受到V309.419 nm、 Sn309.469 nm、Cr309.549 nm及V309.310 nm 的干扰；Nb269.706nm分析谱线受到Ta269.830 nm及Mn269.596 nm 的干扰；结合谱图情况、干扰程度、干扰峰能否分辨开、信背比情况以及含所述九种杂质元素的各工作曲线标准液的测试比对情况，最终选定下述谱线为海绵钛中所述九种杂质元素的分析谱线：Sn—242.170nm和Sn—189.927nm；As—193.696nm和As—188.979nm；Sb—217.582nm； Cr—283.563nm； Cu—327.393nm和Cu—224.700nm；V—292.464nm和V—292.402nm；Ni—231.604nm和Ni —232.003nm；Zn—206.200nm、Zn—213.857nm和Zn—202.548nm；Nb—309.418nm和Nb—269.706nm；分析测定的干扰校正对所述九种杂质元素分析测定中存在的物理干扰采用基体匹配法进行消除，而对其光谱干扰采用两点校正法进行消除，对上述选定的各分析谱线采用的背景校正点如下：Sn242.170nm背景校正点为： BGC1为‑0.075nm, BGC2为+0.039nm；Sn189.927nm背景校正点为： BGC1为‑0.033nm, BGC2为+0.069nm；As193.696nm背景校正点为： BGC1为‑0.048nm, BGC2为+0.063nm；As188.979nm背景校正点为： BGC1为‑0.043nm, BGC2为+0.069nm；Sb217.582nm背景校正点为： BGC1为‑0.089nm, BGC2为+0.020nm；Cr283.563nm背景校正点为： BGC1为‑0.063nm, BGC2为+0.043nm；Cu327.393nm背景校正点为： BGC1为‑0.070nm, BGC2为+0.070nm；Cu 224.700nm背景校正点为： BGC1为‑0.065nm, BGC2为+0.071nm；V292.464nm背景校正点为：  BGC1为‑0.030nm, BGC2为+0.091nm；V 292.402nm背景校正点为： BGC1为‑0.064nm, BGC2为+0.103nm；Ni231.604nm背景校正点为： BGC1为‑0.056nm, BGC2为+0.039nm；Ni 232.003nm背景校正点为： BGC1为‑0.078nm, BGC2为+0.048nm；Zn206.200nm背景校正点为： BGC1为‑0.079nm, BGC2为+0.043nm；Zn213.857nm背景校正点为： BGC1为‑0.039nm, BGC2为+0.045nm；Zn202.548nm背景校正点为： BGC1为‑0.067nm, BGC2为+0.023nm；Nb309.418nm背景校正点为： BGC1为‑0.095nm, BGC2为+0.071nm；Nb269.706nm背景校正点为： BGC1为‑0.050nm, BGC2为+0.029nm；方法线性方程、检出限及相对标准偏差根据所述空白工作曲线标准液、所述工作曲线标准液a、所述工作曲线标准液b、所述工作曲线标准液c以及所述工作曲线标准液d的发射谱线强度值与其浓度值建立了相应的工作曲线并得到了方法线性方程，然后对海绵钛待测液进行测定并得到其各发射谱线强度，电感耦合等离子体原子发射光谱仪依据所述工作曲线能够自动计算出海绵钛中所述九种杂质元素的百分含量；对所述空白工作曲线标准液进行连续10次测定，用10次测定的标准偏差平均值乘以3得到检出限；对海绵钛待测液重复测定10次得到的相对标准偏差；       上述选定的各分析谱线对应的线性方程、相关系数、检出限、相对标准偏差汇总如下： 谱线波长/nm   线性方程   相关系数   检出限/%  相对标准偏差/%As 193.696   Y=3545x +87.9   0.999779  0.000134      8.70As188.979    Y=2269x+241.1    0.999287    0.000331     14.66Sb217.582    Y=11040x+410.5   0.999873   0.000057      15.55Sn242.170    Y=4657x+264.3    0.999592 0.000240      15.00Sn189.927    Y=4583x+468.2     0.999219   0.000127      5.81Cr283.563   Y=380400x+20712.1   0.999838   0.000016      1.22Cu327.393   Y=498300x+47297.4   0.999499   0.000008      1.96Cu224.700   Y=50560x+8450.7   0.998410 0.000018      1.20V292.464    Y=148400x‑148.0 1.00000    0.000021      7.24V292.402    Y=278100x+93069.3   0.995154   0.000005      0.70Ni231.604    Y=83580x‑21.0  1.00000      0.000017      4.25Ni232.003    Y=37680x+39.4    0.999987   0.000026      14.91Zn206.200   Y=54600x+1651.3   0.999906   0.000014      1.06Zn213.857   Y=190100x+8407.6  0.999625   0.000007      0.74Zn202.548   Y=79940x+2754.0   0.999859   0.000005      0.66Nb309.418   Y=423800x+60566.6  0.996553  0.000020      0.51Nb269.706   Y=111100x+18726.3  0.996539  0.000014      0.48