CN106596520B

CN106596520B - 一种icp-aes检测元素的方法及其应用

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Publication number: CN106596520B
Application number: CN201611258750.4A
Authority: CN
Inventors: 杨道兴
Original assignee: Pangang Group Jiangyou Changcheng Special Steel Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Jiangyou Changcheng Special Steel Co Ltd
Priority date: 2016-12-30
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2019-11-15
Anticipated expiration: 2036-12-30
Also published as: CN106596520A

Abstract

本发明涉及元素检测领域，公开了一种ICP‑AES检测元素的方法及其应用，该方法包括：制作标准曲线，标准曲线表示待测元素含量与发射特征谱线的强度之间的对应关系；检测第m个标样的发射特征谱线的强度，计算该待测元素的标准值与检测值的比值k_m；检测质量为m’的试样的发射特征谱线的强度，得到该发射特征谱线的强度在标准曲线上所对应的试样中待测元素的含量y_测；检测第n个标样的发射特征谱线的强度，计算该待测元素的标准值与检测值的比值k_n；根据公式(1)计算试样含量最终值x。还涉及该方法在钢、铁合金或耐火材料元素检测中的应用，本发明的检测方法具有操作简便，检测快速等优点。

Description

一种ICP-AES检测元素的方法及其应用

技术领域

本发明涉及元素检测领域，具体地，涉及一种ICP-AES检测元素的方法，以及该方法在钢、铁合金或耐火材料金属元素检测中的应用。

背景技术

现有ICP-AES检测方法为在选定的参数条件下，先用标样或标液测定工作曲线，然后用质控样校对工作曲线，校对时，用测定的工作曲线检测质控的结果与质控标准结果相近时，说明仪器稳定，用工作曲线直接检测试样结果。当用测定的工作曲线检测质控的结果与质控标准结果相差较大时，需重新测工作曲线。但当用ICP-AES方法检测高含量成分时，仪器波动性大，检测成分的含量越高，检测数据波动越大，用质控校正曲线斜率后，检测一个或两个试样后，又需要重新校正曲线斜率，造成用ICP-AES方法难以准确检测高含量成分，因此，很有必要研究一种用ICP-AES方法准确检测高含量成分的简便方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中ICP-AES方法无法检测高含量金属元素的缺陷，提供一种ICP-AES检测元素的方法及其应用。

为了实现上述目的，本发明提供了一种ICP-AES检测元素的方法，其特征在于，该方法包括：

(1)以称取0.1000g试样为基准，用含有不同含量的待测元素的标样在ICP-AES上制作标准曲线，标准曲线表示待测元素含量与发射特征谱线的强度之间的对应关系；

(2)检测第m个标样的发射特征谱线的强度，得到该发射特征谱线的强度在标准曲线上所对应的待测元素的含量，计算该待测元素的标准值与检测值的比值k_m；

(3)检测质量为m’的试样的发射特征谱线的强度，得到该发射特征谱线的强度在标准曲线上所对应的试样中待测元素的含量y_测；

(4)检测第n个标样的发射特征谱线的强度，得到该发射特征谱线的强度在标准曲线上所对应的待测元素的含量，计算该待测元素的标准值与检测值的比值k_n；

(5)根据公式(1)计算试样含量最终值x；

另一方面，本发明还提供了上述方法在钢、铁合金或耐火材料元素检测中的应用。

采用本发明的元素检测方法，能够在钢、铁合金或耐火材料样品含有较高量的Nb、Cr、Cu、Mo、V、W、Al、Ti和Zr等元素时或者ICP-AES仪器波动性较大时，准确测定上述各金属元素的含量，另外，本发明的检测方法还具有操作简便，检测快速等优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种ICP-AES检测元素的方法，该方法包括：

(5)根据公式(1)计算试样含量最终值x；

其中，m’的单位为g，y_测和x的单位为百分含量。

本发明中，日常工作中，为了方便起见，用ICP-AES检测元素含量时，同一批检测试样，溶液稀释体积相同；以称取0.1000g试样为基准，以检测试样中检测元素含量代替溶液中检测元素的浓度，当称取的检测试样的质量为m’(g)，被检测元素的含量为x时，则该检测试样被检测元素的含量被认作

本发明所述的方法可以用于含有不同含量待测元素的样品的检测，也可以对同一样品所制成的不同试样进行多次检测，当对同一样品所制成的试样进行多次检测时，最终该样品中待测元素的含量为检测结果的平均值。

本领域的技术人员知晓，根据所配制的标样的含量梯度，ICP-AES设备可以自动生成相应的标准曲线，步骤(2)中检测第m个标样的发射特征谱线的强度，得到该发射特征谱线的强度在标准曲线上所对应的待测元素的含量，步骤(3)中检测试样的发射特征谱线的强度，得到该发射特征谱线的强度在标准曲线上所对应的试样中待测元素的含量y_测；步骤(4)中检测第n个标样的发射特征谱线的强度，得到该发射特征谱线的强度在标准曲线上所对应的待测元素的含量，将发射特征谱线的强度转化为所对应的标准曲线上的待测元素的含量的过程是ICP-AES自动完成的。

在本发明的一种具体实施方式中，当k₁与k₂的差值绝对值大于1％且小于5％时，步骤(3)中仅测定1个试样就进行步骤(4)，连续重复测定下去，重复的次数根据实际需要测定的试样决定，计算时，采用试样前后的两个k值的平均数校正该试样的测定值。即第一个试样的最终值第二个试样的最终值第三个试样的最终值依次类推下去。

在本发明的另一种具体实施方式中，当k₁与k₂的差值绝对值小于1％时，步骤(3)中测定2-5个试样后再进行步骤(4)，连续重复测定下去，重复的次数根据实际需要测定的试样决定，计算时，采用每个试样前后的两个k值的平均数校正每个试样的测定值。例如当步骤(3)中测定3个试样后再进行步骤(4)，第一个试样的最终值第二个试样的最终值第三个试样的最终值依次类推下去。

根据本发明所述的方法，优选地，可以先不进行计算，先进行标样和试样的交替测定，最后在所有测定结束后再进行x值计算，以节省时间。

根据本发明所述的方法，样品中待测元素含量可以为本领域常规的含量，例如样品中待测元素含量可以为0-50重量％，优选为0.1-50重量％，从而能够提高测定的准确性。

根据本发明所述的方法，步骤(2)标样m和步骤(4)标样n中待测元素的含量可以相同也可以不同。

根据本发明所述的方法，所述待测元素可以为本领域常规的金属元素，所述金属元素为Ca、Mg、Al、Ti、V、Nb、Ta、Cr、W、Mn、Fe、Ni、Co、La、Ce、Ag、Cu、Mo和Zr中的至少一种。当待测元素为Ca、Mg、Al、Ti、V、Nb、Ta、Cr、W、Mn、Fe、Ni、Co、La、Ce、Ag、Cu、Mo和Zr中的至少一种时，能够显著提高各元素检测的准确性。

根据本发明所述的方法，所述待测元素可以为本领域常规的非金属元素，例如所述非金属元素可以为Si。

另一方面，本发明提供了上述方法在在钢、铁合金或耐火材料元素检测中的应用。

本发明中，钢、铁合金或耐火材料中可以含有Cu、Mo、V、W、Al、Ti和Zr中的至少一种。

本发明中试样和标样的配制方法为本领域常规的ICP-AES试样和标样的配制方法，例如试样配制方法可以包括：用硝酸盐酸混合酸分解试样后，用水稀释至需要体积；或用硝酸盐酸混合酸分解试样后，加入柠檬酸溶液后，用水稀释至需要体积；或用稀盐酸双氧水混合溶液分解试样后，用水稀释至需要体积；或用硝酸盐酸混合酸分解试样后，加入硫酸加热至冒硫酸烟，冷却后，用水稀释至需要体积；或用硝酸盐酸混合酸分解试样后，加入硫酸磷酸混合酸加热至冒硫酸烟，冷却后，用水稀释至需要体积；标样的配制方法与试样配制方法相同，只要保证标样中的待测元素的含量已知即可。本发明中的所用的酸或者混合酸的用量以及浓度可以根据测定的试样中元素的种类以及其含量的不同来确定。

实施例

351-1242monelK500和351-1243monelK500为攀钢集团江油长城特殊钢有限公司生产，351-0745GH536和351-0746GH536为攀钢集团江油长城特殊钢有限公司生产，141-4464TC11和141-4472TC11为攀钢集团江油长城特殊钢有限公司生产。

实施例1

本实施例用于说明ICP-AES检测元素的方法及其应用。

检测monelK500中铜百分含量时，试样和标样溶液的配制方法如下：

称取351-1242monelK500试样0.4012g，0.4021g两份；称取351-1243monelK500试样0.4008g，0.4028g两份，分别于四个500毫升容量瓶中，同时称取高纯铜(99.999％)0g，0.0815g，0.1023g，0.1216g，0.1425g，0.1613g分别于六个500毫升容量瓶中，皆加入30毫升硝酸(ρ＝1.42mg/ml)，加入5毫升盐酸(ρ＝1.19mg/ml)，加热至样品分解完全，冷至室温，用水准确稀释至刻度，混匀。

以称取0.1000g试样为基准，配制的标样中铜百分含量分别为0，81.5％，102.3％，121.6％，142.5％，161.3％；然后在PE5300ICP设备上，选择功率1300瓦，等离子体气流量15L/min，辅助气流量0.2L/min，雾化器流量0.8L/min，样品提升量1.50ml/min，选择波长324.752纳米处制备标准曲线，横坐标为Cu元素百分含量，纵坐标为发射特征谱线的强度。

用ICP-AES先检测铜的百分含量为102.3％的标样，其检测值为103.142％；再检测试样351-1242monelK500(称取质量0.4012g)，其检测值为119.169％；检测铜的百分含量为121.6％的标样，其检测值为122.842％；检测试样351-1242monelK500(称取质量0.4021g)，其检测值为119.281％；检测铜的百分含量为121.6％的标样，其检测值为123.301％；检测试样351-1243monelK500(称取质量0.4008g)，其检测值为119.481％；检测铜的百分含量为102.3％的标样，其检测值为103.44％；检测试样351-1243monelK500(称取质量0.4028g)，其检测值为120.686％，检测铜的百分含量为121.6％的标样，其检测值为123.21％。即k₁＝0.99184，k₂＝0.98989，k₃＝0.9862，k₄＝0.98898，k₅＝0.98693，y_测1＝119.169％，y_测2＝119.281％，y_测3＝119.481％，y_测4＝120.686％，按照下述公式分别计算得，x₁＝29.43％、x₂＝29.31％、x₃＝29.44％、x₄＝29.60％。即得到样品351-1242monelK500(称取质量0.4012g)中Cu元素的百分含量为29.43％，样品351-1242monelK500试样(称取质量0.4021g)中Cu元素的百分含量为29.31％，样品351-1243monelK500试样(称取质量0.4008g)中Cu元素的百分含量为29.44％。样品351-1243monelK500试样(称取质量0.4028g)中Cu元素的百分含量为29.60％。

参照例1

采用经典硫代硫酸钠沉淀分离-BCO光度法分别检测实施例1的351-1242monelK500两个样品中Cu元素的百分含量均为29.30％，351-1243monelK500两个样品中Cu元素的百分含量均为29.42％。

实施例2

本实施例用于说明ICP-AES检测元素的方法及其应用。

检测GH536中钼百分含量时，试样和标样溶液的配制方法如下：

称取351-0745GH536试样0.1314g，351-0746GH536试样0.1327g分别于两个300毫升三角瓶中，同时称取A38GH334标准样品(钼百分含量位9.01)0g，0.1012g，0.1206g，0.1325g，0.1407g，0.1545g分别于六个300毫升三角瓶中，均加入10毫升硝酸(ρ＝1.42mg/ml)，加入120毫升盐酸(ρ＝1.19mg/ml)，加热至样品分解完全，然后加入10.0毫升硫酸磷混酸(硫酸(ρ＝1.42mg/ml)和磷酸(ρ＝1.69mg/ml)按1：2的体积比混合)，混匀，加热至冒硫酸浓烟，冷至室温，加入30毫升水，混匀，加热至沸，冷至室温，用水准确稀释至250.00毫升，混匀。

以称取0.1000g试样为基准，配制的标样中钼百分含量分别0，9.118％、10.866％、11.938％、12.677％、13.92％的标样，然后在PE5300ICP设备上，选择功率1300瓦，等离子体气流量15L/min，辅助气流量0.2L/min，雾化器流量0.8L/min，样品提升量1.50ml/min，选择波长202.031纳米处制备标准曲线，横坐标为Mo元素百分含量，纵坐标为发射特征谱线的强度。

用ICP-AES先检测Mo的百分含量为11.938％的标样，其检测值为11.8553％；再检测试样351-0745GH536(称取质量0.1314g)，其检测值为11.6816％；检测Mo百分含量11.938％的标样，其检测值为11.8082％；检测351-0746GH536(称取质量0.1327g)，其检测值为11.7816％；然后检测Mo百分含量12.677％的标样，其检测值为12.4175％。即k₁＝1.00698，k₂＝1.0110，k₃＝1.0209，y_测1＝11.6816％，y_测2＝11.7816％，按照下述公式分别计算得，样品1(351-0745GH536)中Mo元素的百分含量为x₁＝8.97％；样品2(351-0746GH536)中Mo元素的百分含量为x₂＝9.02％。

参照例2

采用常规经典硫氰酸盐光度法分别检测实施例2的样品1(351-0745GH536)和样品2(351-0746GH536)中Mo元素的百分含量分别为9.00％，9.05％。

实施例3

本实施例用于说明ICP-AES检测元素的方法及其应用。

检测TC11中Zr百分含量时，试样和标样溶液的配制方法如下：

称取141-4464TC11试样0.1309g，141-4472TC11试样0.1319g分别于两个150毫升三角瓶瓶中，同时称取C5BT9钛合金标样(Zr的百分含量为1.71)0g，0.0815g，0.1032g，0.1253g，0.1365g，0.1487g分别于分别于六个150毫升三角瓶瓶中，皆加入20毫升硫酸((硫酸(ρ＝1.42mg/ml)和水按1：1的体积比混合)，加热至至试样分解完全，加入3至5毫升硝酸(ρ＝1.42mg/ml)，混匀，加热至冒硫酸烟，冷至室温，加入30至50毫升水，混匀，加热至沸，冷至室温，用水准确稀释至250.00毫升，混匀。

以称取0.1000g试样为基准，配制锆百分含量分别为0，1.394％、1.765％、2.143％、2.334％、2.543％的标样，然后在PE5300ICP设备上，选择功率1300瓦，等离子体气流量15L/min，辅助气流量0.2L/min，雾化器流量0.8L/min，样品提升量1.50ml/min，选择波长343.823纳米处制备标准曲线，横坐标为Zr元素百分含量，纵坐标为发射特征谱线的强度；

先检测锆标准百分含量为1.765％的标样，其检测值为1.91505％；再检测试样141-4464TC11(称取质量0.1309)，其检测值为2.22484％；然后检测锆标准百分含量为2.143％的标样，其检测值为2.37515％；接着检测试样141-4472TC11(称取质量0.1319)，其检测值为2.28880％，接着检测锆标准百分含量为1.765％的标样，其检测值为1.94538％；即k₁＝0.92165，k₂＝0.90226，k₃＝0.90728，y_测1＝2.22484％，y_测2＝2.28880％，按照下述公式分别计算得，x₁＝1.55％、x₂＝1.57％。x₁对应样品1(141-4464TC11)中Zr元素的百分含量，x₂对应样品2(141-4472TC11)中Zr元素的百分含量。

参照例3

委托国检中心检测实施例3的样品141-4464TC11的Zr百分含量为1.50％，141-4472TC11的Zr百分含量为1.55％，国检中心的具体方法为国检中心的标准方法。

将实施例1-3和参照例1-3的测定结果对应地进行比较，比较结果见表1。

表1

351-1243monelK500

通过表1的结果可以看出，采用本发明的元素检测方法，能够在钢、铁合金或耐火材料样品含有较高量的Cu、Mo和Zr等元素时或者ICP-AES仪器波动性较大时，准确测定上述元素的含量，另外，本发明的检测方法还具有操作简便，检测快速等优点。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种ICP-AES检测元素的方法，其特征在于，该方法包括：

(5)根据公式(1)计算试样含量最终值x；

样品中待测元素的含量为0.1-50重量％，

当k₁与k₂的差值绝对值大于1％且小于5％时，步骤(3)中仅测定1个试样就进行步骤(4)，连续重复测定下去，重复的次数根据实际需要测定的试样决定，计算时，采用试样前后的两个k值的平均数校正该试样的测定值；

当k₁与k₂的差值绝对值小于1％时，步骤(3)中测定2-5个试样后再进行步骤(4)，连续重复测定下去，重复的次数根据实际需要测定的试样决定，计算时，采用每个试样前后的两个k值的平均数校正每个试样的测定值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述待测元素为金属元素。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述金属元素为Ca、Mg、Al、Ti、V、Nb、Ta、Cr、W、Mn、Fe、Ni、Co、La、Ce、Ag、Cu、Mo和Zr中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述待测元素为非金属元素。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述非金属元素为Si。

6.权利要求1-5中任意一项所述的方法在钢、铁合金或耐火材料金属元素检测中的应用。