石油焦是一种重要的化工原料，广泛应用于特种耐火材料的生产，铝的冶炼等行业，其中铁、硅、钛等元素的含量多少直接影响产品的质量，所以准确测量这些元素的含量至关重要。本文采用直接灰化法，灰化后用硼酸锂熔融，稀硝酸溶解定容后，用国产单道电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)测定，获得良好效果，相对标准偏差小于2.5%，加标回收率为95~104%。                                                                                                   

1 方法原理[1]

电感耦合等离子体发射光谱法分析的原理基于如下过程：待测样品溶液经喷雾而雾化并送到等离子体中，在其中分解、原子化和电离，原子和离子被激发，原子和离子由激发态回到低能级时发射出相应的谱线。不同元素的原子和离子发出的特征谱线不同，而且谱线的强度与该元素在溶液中的浓度成正比。通过测量谱线的强度就可获得溶液中各元素的含量。

2        实验部分

2.1 主要仪器与试剂

电感耦合等离子体发射光谱仪

硝酸(G. R)、硼酸锂(G. R)：北京化工厂

标准溶液：铁、钛、硅均为1000mg/L，国家钢铁材料测试中心(钢铁研究总院)

实验用水为三次蒸馏水。

2.2 电感耦合等离子体发射光谱仪条件优化

由于仪器的参数较多，各元素测定的最佳条件并不完全相同，考虑到多元素的同时测定，本文选用折中的工作条件。

R.F功率：1200W

冷却气流量：12 L/min

辅助气流量：0.5L/min

载气流量：0.5 L/min

观测高度：12 mm

溶液提升量：0.8mL/min

积分时间：5S

积分次数:3次

2.3 实验方法

准确称取石油焦样品，转入坩埚中，直接灰化[2]。取出冷却后称重，计算烧失量。准确称取灰化后的样品于另一坩埚中，加入硼酸锂，在电热板上加热至熔融后，用去离子水冲洗到烧杯中，加稀硝酸加热溶解，冷却后在100mL容量瓶中定容，相同条件下制备样品空白。样品与空白溶液一同用ICP-AES测试。

3        结果与讨论

3.1分析线的选择

样品中各被测元素的含量不高，选择灵敏度较高且相互之间无干扰的谱线：Fe 259.940nm、 Si 288.158 nm 、Ti 334.941 nm 。

3.2背景的扣除

为了检查样品基体对分析线的干扰，首先对分析溶液进行谱线扫描，发现铁、硅、钛等元素的分析谱线均无明显的光谱干扰且峰形较好。

因此本文采用离峰的动态扣背景法，在平坦处扣除背景。各元素背景扣除点如表1。

表1 各元素背景扣除点

元素

分析谱线(nm)

左背景(nm)

右背景(nm)

Fe

259.940

-0.075  (-40)

+0.056  (+30)

Si

288.158

-0.075  (-40)

+0.094  (+50)

Ti

334.941

-0.094  (-50)

—

3.3 共存离子的干扰

对溶液中共存浓度较大的锂和硼元素的干扰情况进行试验，发现100mg/L的锂和100mg/L的硼对铁、硅和钛测定均无明显干扰。

3.4 工作曲线

由于ICP-AES具有稳定性好，动态范围宽，线性关系好等特点，本文采用两点做标准标曲线。分别配制1，10mg/L的铁和硅的标准溶液；0.1，1 mg/L的钛的标准溶液。将标准曲线系列溶液导入ICP，测定其光强，以浓度为横坐标，光强为纵坐标，仪器自动绘制工作曲线。

3.5 精密度和回收率试验

用制备的空白溶液扣除样品空白，对同一石油焦样品溶液平行测定6次，测定结果见表2

表2  方法精密度试验结果

元素

测定值(mg/L)

平均值(mg/L)

RSD

Fe

1.97    2.00   2.03

2.05    2.04   1.96

2.01

1.9%

Si

9.16    9.28   9.24

9.30    9.21   9.19

9.23

0.6%

Ti

0.34   0.35   0.34

0.34   0.35   0.33

0.34

2.3%

不同元素的加标回收率列于表3

表3  加标回收率试验结果

元素

测定值(mg/L)

加入标准值(mg/L)

加标后测定值(mg/L)

回收率

Fe

2.00

1.00

3.04

104%

Si

9.25

5.00

14.1

97%

Ti

0.35

0.20

0.54

95%

3  结论

由以上实验可知，本方法干扰小，方法可靠，可进行多元素同时测定，是科研及生产中分析此类样品较好的方法。