CN101324520B

CN101324520B - 石墨炉原子吸收法对船体钢中微痕量铅的快速检测方法

Info

Publication number: CN101324520B
Application number: CN2007100546580A
Authority: CN
Inventors: 李治亚; 杜米芳; 高灵清
Original assignee: 725th Research Institute of CSIC
Current assignee: 725th Research Institute of CSIC
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2027-06-13
Also published as: CN101324520A

Abstract

石墨炉原子吸收法对船体钢中微痕量铅的快速检测方法，涉及测试分析技术领域，包括溶样、工作曲线绘制，①本方法相关系数：r＝0.9999。②方法检出限为0.062ng/ml，方法的标准偏差为0.000043。③对标样的测试：用该方法测试标准样品的测试结果，标准样品的测试结果都在实验室允许的实验误差范围内。④加入铅的回收率在87～100.2％之间，可对船体钢中的铅含量进行了准确测定和严格控制，从而确保了船体钢的质量及性能，应用效果良好，分析一个样品可以在6小时内完成，提高了工作效率，且本发明方法适用于任何船体钢中铅含量的测定。

Description

石墨炉原子吸收法对船体钢中微痕量铅的快速检测方法

技术领域

本发明涉及测试分析技术领域，特别是涉及到一种石墨炉原子吸收法对船体钢中微痕量铅的快速检测方法。

背景技术

Pb能显著提高钢的切削加工性，但不溶于钢，它的沸点又很低，因此为了满足特殊用途的需要而加入少量的铅时要严格控制铅的含量和加入的时机。通常铅在船体钢中是一项有害元素，它的存在对钢材的高温热加工及接触抗衰老等性能产生坏的影响，因此，对船体钢中铅含量有很严格的要求，比如，要求小于5×10^-4％或者更低。这就需要对钢中铅的含量进行准确分析。

铅的测定方法一般采用火焰原子吸收分光光度法、双硫腙分光光度法、催化示波极谱法和电热原子吸收法，其中，前两种方法灵敏度低，且双硫腙分光光度法过程烦琐，时间冗长，重现性差，受基体影响极大；后两种方法的灵敏度较前两种方法的高。催化示波极谱法步骤繁多，中间还需要沉淀分离等过程，比较麻烦。国内对于钢铁及合金中痕量铅的测定执行标准号为GB/T20127.8-2006的“钢铁及合金痕量元素的测定第7部分示波极谱法测定铅含量”的方法。该标准方法分析一个样品需要12小时，步骤多、工作量大，且只适用于高温合金中质量分数为0.0001～0.010％的铅含量的测定，分析范围窄。电热原子吸收法具有灵敏度高、准确性好、样品用量少等优点，被广泛用做金属元素的痕量分析手段。但目前国内还没有现成的测定船体钢中微痕量铅的电热原子吸收法—石墨炉原子吸收法。鉴于此，我们提出了一种船体钢中铅含量测定的石墨炉原子吸收法，所发明方法的测试结果能满足生产和科研的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨炉原子吸收法对船体钢中微痕量铅的快速检测方法，本石墨炉原子吸收法对船体钢中微痕量铅的快速检测方法可对船体钢中的铅含量进行了准确测定和严格控制，从而确保了船体钢的质量及性能，应用效果良好，分析一个样品可以在6小时内完成，提高了工作效率，且本发明方法适用于任何船体钢中铅含量的测定。

石墨炉原子吸收法测试船体钢中微痕量铅的详细步骤；

所用仪器设备；

日立Z-8000偏振塞曼原子吸收分光光度计；日立GA-3型石墨炉，附带自动进样器，光学自动控温仪；日立铅空心阴极灯；日立普通石墨管。

1)溶样：

称取0.09-0.1050克样品，精确到0.0001克，样品置于50毫升的小烧杯中，加入3ml(1+1)的硝酸，低温加热并驱除氮的氧化物，至样品溶解完全，取下冷却，用4-8％硝酸转移到25ml容量瓶中，定容；

2)工作曲线绘制：

分别移取0.0，0.25，0.5，1.0，2.0，4.0，5.0ml的1.0ug/ml的铅标准溶液于50ml的容量瓶中，并依次加入2.5ml铁溶液，用4-8％硝酸定容；在仪器选定的最佳工作条件下，测定标准系列溶液的吸光度，以铅的浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制工作曲线。

3)样品测试：

试样制备好后，测定试样溶液的吸光度，据工作曲线查出试样中铅的含量。

样品处理方法

1)样品处理用酸的选择

称取标准样品0.1000g数份分别用3ml盐酸、硝酸(1+1)、王水加热溶解，三种介质酸都能把样品溶解完全至清亮，定容到25ml容量瓶中。对它们的吸光度进行测定，比较吸光度。根据吸光度情况和线性关系情况确定溶解用酸。本发明最后选取硝酸1+1溶解样品。

2)介质酸及其酸度的选择

常见的无机酸对吸收信号有一定的影响，本发明通过研究盐酸、硝酸对吸光度的影响，根据硝酸能使信号值增大，盐酸使信号降低，在硝酸浓度3～9％的范围内信号值大且基本稳定，硝酸浓度太大对石墨原子化器不好，本发明选择硝酸的浓度为4～8％。

3)灰化温度的选择

在4～8％的硝酸介质中，尽可能升高灰化温度可以消除共存组分的干扰，但灰化温度不能无限制升高。灰化温度大于一定温度时，随着灰化温度的升高，吸光度逐渐降低，说明有少量铅的损失。本发明确定灰化温度为300～700℃。

4)原子化温度的选择

根据实验所得的原子化温度曲线，在1700～2000℃，随着原子化温度增高，吸光度逐渐增大，说明原子化不完全，原子化温度在2000～2300℃之间吸光度达到最大并趋于平缓，基本不变，说明铅原子已经全部原子化，本发明选择原子化温度为2000～2300℃。

根据试验，选择的石墨炉升温工艺参数为：干燥温度80～120℃20s，灰化温度300～700℃30s，原子化温度2000～2300℃5s，净化温度2400℃3s。

干扰及干扰的消除

1)船体钢中常见金属元素对铅测定的干扰

船体钢中含量较高的合金元素有Fe、Mn、Cr、Ni、Cu、V、Ti、Si、Mo、Co、W等。基体Fe对铅干扰较小。本发明做了干扰试验，在20.0ng/ml铅的标准溶液里加入不同量的干扰元素，测定吸光度。对20.0ng/ml铅标准溶液，测定回收率在93～107％范围内，各元素允许存在的最大浓度(如下表)。

共存离子的最大允许量 mg/ml

2)干扰的消除

要消除共存组分的干扰，需加入基体改进剂。加入基体改进剂的原则是：能与干扰组分生成易分解的化合物，而它自身也容易热分解。通常选择铵盐。本发明实验了磷酸铵、钼酸铵的效果，结果表明磷酸铵效果相对较好，0.2～0.7％的磷酸铵可以使Cr、Cu、Mn等常见共存组分的允许浓度提高一倍(如下表)，但没有改善测定铅时硅的最大允许量。

加入0.5％的磷酸铵共存离子的最大允许量 mg/ml

以0.2～0.7％的磷酸铵为基体改进剂，可以有效的消除船体钢中常见金属元素Cr、Cu、Mn等对铅测定的干扰。

工作曲线线性关系及方法准确性

1)工作曲线线性关系情况

分别移取0.0，0.25，0.5，1.0，2.0，4.0，5.0ml的1.0ug/ml的铅标液于50ml的容量瓶中，并依次加入2.5ml铁溶液，用4～8％硝酸定容，在仪器选定的最佳工作条件下，测定标准系列溶液的吸光度，并进行线性回归计算，得到吸光度与铅百分含量线性相关系数：r＝0.9999，线性回归方程：线性回归方程为A＝0.00195+0.0080c。铅含量在0～100ng/ml的的范围内线性关系较好。

2)检出限测试

对空白样品进行连续十次的测定，用10次测试的标准偏差(SD)平均值乘三而得到该方法的检出限为0.062ng/ml。方法的检出限很低，表明本发明所建方法有很高的灵敏度。

3)方法的标准偏差

对一个样品在选定的条件下，连续测定10次，对同一个船体钢样品进行重复测定10次，方法的标准偏差为0.000043。

4)回收率试验

在选定的最佳条件下，对样品进行了加标回收实验：把称取的样品放在小烧杯中，加入一定量的铅标准溶液，然后用硝酸(1+1)进行溶解，按照项目确定的样品处理方法进行处理、配制，测得加入铅的回收率在87～100.2％之间。

本发明采用上述技术方案将达到如下的技术效果：

本发明方法分析一个样品可以在6小时内完成，较国标方法相比提高了工作效率，本发明方法适用于任何船体钢中铅含量的测定。

1)本方法相关系数：r＝0.9999

2)方法检出限为0.062ng/ml，方法的标准偏差为0.000043。

3)对标样的测试：用该方法测试标准样品的测试结果(如下表所示)，标准样品的测试结果都在实验室允许的实验误差范围内。

标准样品的测定结果％

4)回收率试验：加入铅的回收率在87～100.2％之间。

本发明对船体钢中的铅含量进行了准确测定和严格控制，从而确保了船体钢的质量及性能，具有良好的应用效果。

附图说明

图1是本发明的校准曲线图。

具体实施方式

实施例一：

称取0.1032克(精确到0.0001克)样品于50毫升的小烧杯中，加入3ml(1+1)的硝酸，低温加热并驱除氮的氧化物，至样品溶解完全，取下冷却，用4％硝酸转移到25ml容量瓶中，定容。同时做试剂空白。在仪器选定的工作条件下，对空白、铅标准溶液及试样测定其吸光度值，据工作曲线查出试样中铅的含量。

石墨炉升温工艺参数为：干燥温度80℃(20s)，灰化温度300℃(30s)，原子化温度2000℃(5s)，净化温度2400℃(3s)。

实施例二：

称取0.1502克(精确到0.0001克)样品于50毫升的小烧杯中，加入3ml(1+1)的硝酸，低温加热并驱除氮的氧化物，至样品溶解完全，取下冷却，用6％硝酸转移到25ml容量瓶中，定容。同时做试剂空白。在仪器选定的工作条件下，对空白、铅标准溶液及试样测定其吸光度值，据工作曲线查出试样中铅的含量。

石墨炉升温工艺参数为：干燥温度100℃(20s)，灰化温度600℃(30s)，原子化温度2000℃(5s)，净化温度2400℃(3s)

实施例三：

称取0.2000克(精确到0.0001克)样品于50毫升的小烧杯中，加入3ml(1+1)的硝酸，低温加热并驱除氮的氧化物，至样品溶解完全，取下冷却，用8％硝酸转移到25ml容量瓶中，定容。同时做试剂空白。在仪器选定的工作条件下，对空白、铅标准溶液及试样测定其吸光度值，据工作曲线查出试样中铅的含量。

石墨炉升温工艺参数为：干燥温度120℃(20s)，灰化温度700℃(30s)，原子化温度2300℃(5s)，净化温度2400℃(3s)。

Claims

1.一种石墨炉原子吸收法对船体钢中微痕量铅的快速检测方法，包括溶样、工作曲线绘制和样品测试，其特征在于：石墨炉原子吸收法测试船体钢中微痕量铅的步骤为：

1)溶样：

称取0.09-0.1050克样品，精确到0.0001克，样品置于50毫升的小烧杯中，加入3ml 1+1的硝酸，低温加热并驱除氮的氧化物，至样品溶解完全，取下冷却，用4-8％硝酸转移到25ml容量瓶中，定容；

2)工作曲线绘制：

分别移取0.0，0.25，0.5，1.0，2.0，4.0，5.0ml的1.0ug/ml的铅标准溶液于50ml的容量瓶中，并依次加入2.5ml铁溶液，用4-8％硝酸定容；在仪器选定的最佳工作条件下，测定标准系列溶液的吸光度，以铅的浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制工作曲线；

3)样品测试：

将试样制备好后，测定试样溶液的吸光度，再据工作曲线查出试样中铅的含量。

2.权利要求1所述石墨炉原子吸收法对船体钢中微痕量铅的快速检测方法，其特征在于：

在样品的处理中：

1)样品处理用酸的选择：

选取硝酸1+1溶解样品；

2)介质酸及其酸度的选择：

选择硝酸的浓度为4～8％；

3)灰化温度的选择：

灰化温度为300～700℃；

4)原子化温度的选择：

原子化温度为2000～2300℃；

5)选择的石墨炉升温工艺参数为：干燥温度80～120℃ 20s，灰化温度300～700℃ 30s，原子化温度2000～2300℃ 5s，净化温度2400℃ 3s。

3.权利要求1或2所述的石墨炉原子吸收法对船体钢中微痕量铅的快速检测方法，其特征在于：所用仪器设备，日立Z-8000偏振塞曼原子吸收分光光度计；日立GA-3型石墨炉，附带自动进样器和光学自动控温仪。