專利名稱：高純硼酸中痕量雜質(zhì)元素鈉、鎂、鈣、鐵、鉛的測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高純硼酸中痕量雜質(zhì)元素鈉、鎂、鈣、鐵、鉛的分析測(cè)定技術(shù)，通過(guò)氫氟酸溶解加熱蒸干去除硼酸基體，以王水提取可溶鹽類，以超純水定容后，以原子光譜測(cè)定待測(cè)元素含量。
背景技術(shù)：
硼酸用途廣泛，可用于玻璃、搪瓷、陶瓷、冶金、化工等各行業(yè)。在玻璃(光學(xué)玻璃、 耐酸玻璃、耐熱玻璃、絕緣材料用玻璃纖維)制造過(guò)程中添加硼酸，可以改善玻璃制品的耐熱、透明性能，提高機(jī)械強(qiáng)度，縮短熔融時(shí)間。在搪瓷、陶瓷業(yè)中硼酸用以提高制品的光澤和堅(jiān)牢度，同時(shí)也是釉藥和顏料的成分之一。在冶金行業(yè)中用作生產(chǎn)硼鋼中的添加劑、助溶劑，以使硼鋼具有高硬度和良好的軋延性，可防止金屬焊接、銅焊、套焊的表面氧化。在化學(xué)工業(yè)中用于生產(chǎn)各種硼酸鹽類，如硼氫化鈉、硼酸氫銨、硼氫化鉀等，亦可用作分析化學(xué)試劑以配制緩沖溶液。
GB/T 628-2011《化學(xué)試劑硼酸》中對(duì)于鈣、鐵、鉛各元素限量均有要求，見下表、:名稱分析純化學(xué)純 丐(Ca)，w/%彡 O. 002^ O. 01鐵(Fe)，w/%^ O. 0005彡 O. 002鉛(PbW%彡 O. 001彡 O. 003并有相應(yīng)的推薦測(cè)試方法，但各方法前處理步驟不盡相同，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)多元素同時(shí)測(cè)定，處理步驟較為繁瑣，且過(guò)程中需使用大量有機(jī)試劑甲醇。
因此，開發(fā)一種準(zhǔn)確、高效并適用于高純硼酸中痕量鈉、鎂、鈣、鐵、鉛的分析測(cè)試工作的技術(shù)已成為當(dāng)今分析工作者迫切需要解決的難題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種用于測(cè)定高純硼酸中痕量雜質(zhì)元素鈉、鎂、鈣、鐵、鉛的分析方法，通過(guò)氫氟酸除硼、王水提取、原子吸收光譜與電感耦合等離子體光譜測(cè)定，以實(shí)現(xiàn)對(duì)高純硼酸中痕量雜質(zhì)元素的準(zhǔn)確測(cè)定。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了上述目的，具體工藝如下高純硼酸中鈉、鎂、鈣、鐵、鉛的測(cè)定方法，其特征在于測(cè)定步驟如下首先，將待測(cè)高純硼酸樣品聚四氟乙烯(PTFE)坩堝中；第二步，往聚四氟乙烯坩堝中加入氫氟酸(HF)與鹽酸(HC1)，加入的氫氟酸(HF)與鹽酸(HCl)的體積比為2 1 ；第三步，將聚四氟乙烯坩堝進(jìn)行第一次蒸干；第四步，往第三步蒸干的聚四氟乙烯坩堝中加入與鹽酸同體積的氫氟酸(HF)，進(jìn)行第二次蒸干，盡量去除硼酸基體；第五步，往第四步蒸干的聚四氟乙烯坩堝中加入于鹽酸同體積的王水(1+1)(即王水和水的體積比為I :1)、與氫氟酸同體積的超純水，然后加熱至沸騰，煮沸5min后取下待自然冷卻；第六步，將第五步冷卻后的聚四氟乙烯坩堝中的物質(zhì)用超純水定容至25ml具塞比色管，搖勻待測(cè)；第七步，利用原子吸收光譜儀(AAS)、電感耦合等離子體光譜儀(ICP-OES)對(duì)第六步得到的待測(cè)的物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。
所述聚四氟乙烯坩堝和25 mL具塞比色管使用前用體積比為5%硝酸浸置過(guò)夜，而后以超純水洗滌。
所述氫氟酸與鹽酸的純度均為電子級(jí)(Metal-oxide-semiconductor, MOS級(jí))。
所述超純水符合GB6682-92《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室用水的規(guī)格及試驗(yàn)方法》中三級(jí)水要求。
所述第一次蒸干、第二次蒸干、加熱均是將聚四氟乙烯坩堝于控溫電熱板上操作。
所述第七步測(cè)定選用的儀器工作條件如下儀器:MK II -M6型原子吸收光譜儀，鈉空心陰極燈；原子吸收光譜儀工作條件自動(dòng)尋峰模式，乙炔流量I. I L/min ;空氣流量I. 2 L/min ； 燈電流3 mA ；儀器PE 5300V型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀；電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀工作條件RF功率1300 W ;冷卻氣15. O L/min ;霧化氣流量O. 8 L/min ;輔助氣流量O. 2 L/min ;進(jìn)樣流速1. 5 mL/min ;沖洗流速2. 5 mL/min ;分析線:Mg 285.213 nm、Ca 317.933 nm> Fe 238.204 nm、Pb 220.353 nm。
所述第七步測(cè)定所用的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液和標(biāo)準(zhǔn)工作溶液為I. 00 mg/mL的氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，I. 00 mg/mL的氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，I. 00 mg/mL的氧化隹丐標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，I. 00 mg/mL的三氧化二鐵標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,I. 00 mg/mL的鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液； 由氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液、氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液、三氧化二鐵標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液、鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液組合稀釋配制得到100. 00 μ g/mL的混合元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，其中介質(zhì)為硝酸(5+95)(即濃硝酸和水的體積比為5 95)；由混合元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋配制得到濃度分別為I. 00,2. 00,5. 00、10. 00 μ g/mL 的混合元素標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，其中介質(zhì)為硝酸(5+95)(即濃硝酸和水的體積比為5 95)；由氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋配制得到濃度分別為O. 50、I. 00、I. 50,2. 00,2. 50 μ g/ mL的氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，介質(zhì)水。
所述第七步的測(cè)定操作如下原子吸收光譜儀使用前，先將鈉空心陰極燈預(yù)熱15 30 min而后點(diǎn)火，待吸光度穩(wěn)定后依次測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)序列與樣品溶液，樣品溶液測(cè)定結(jié)果減去試劑空白后即為樣品分析結(jié)果； ICP-OES按設(shè)定的工作條件及選定的分析線，依次測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)序列與樣品溶液，樣品溶液測(cè)定結(jié)果減去試劑空白后即為樣品分析結(jié)果。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)如下1.使用氫氟酸代替甲醇除硼，可極大減少試劑用量，降低試劑空白，節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間，同時(shí)也可避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中甲醇揮發(fā)對(duì)操作人員的影響；2.去除硼酸基體以降低樣品溶液粘度，消除樣品溶液與標(biāo)準(zhǔn)工作溶液間的基體差異， 同時(shí)減少對(duì)儀器進(jìn)樣系統(tǒng)的影響；3.原子吸收光譜儀與電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀作為成熟的無(wú)機(jī)分析儀器，廣泛應(yīng)用于地質(zhì)礦產(chǎn)、石油化工、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，具有抗干擾能力強(qiáng)，靈敏度高，線性范圍寬等諸多優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明中使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀可實(shí)現(xiàn)對(duì)鎂、鈣、鐵、鉛的同時(shí)測(cè)定， 使用原子吸收光譜儀可準(zhǔn)確測(cè)定鈉，各元素方法檢出限均低于GB/T 628-2011《化學(xué)試劑硼酸》要求，滿足日常生產(chǎn)需要； 4.本發(fā)明操作步驟簡(jiǎn)捷，試劑消耗少，分析速度快，單件樣品平均處理時(shí)間不超過(guò)2小時(shí)。


圖I為本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)流程示意圖具體實(shí)施方式
如圖I所示，本發(fā)明提供的高純硼酸中痕量雜質(zhì)元素鈉、鎂、鈣、鐵、鉛的測(cè)定方法，其步 驟如下準(zhǔn)確稱取5. 000 g待測(cè)高純硼酸樣品，倒入聚四氟乙烯(PTFE)坩堝中，加入10 mL氫氟酸(HF)與5 mL鹽酸(HCl )，于200 °C控溫電熱板上蒸干；加入5 mL HF再次蒸干以盡可量去除硼酸基體；于聚四氟乙烯(PTFE)坩堝內(nèi)加入1:1 (v/v)新配王水5 mL、超純水10 mL，于電熱板上加熱至沸，5 min后取下，待自然冷卻后以超純水定容至25 mL具塞比色管，搖勻待測(cè)； 所選用儀器工作條件如下儀器:MK II -M6型原子吸收光譜儀(可采用火焰原子吸收光譜儀FAAS)，鈉空心陰極燈原子吸收光譜儀(AAS)工作條件自動(dòng)尋峰模式，乙炔流量I. I L/min ;空氣流量I. 2 L/min ;燈電流 3 mA ；儀器PE 5300V型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)工作條件RF功率1300 W ;冷卻氣15. O L/ min ;霧化氣流量O. 8 L/min ;輔助氣流量O. 2 L/min ;進(jìn)樣流速1. 5 mL/min ;沖洗流速2. 5 mL/min ;分析線Mg 285.213 nm、Ca 317.933 nm> Fe 238. 204 nm、Pb 220. 353 nm。
標(biāo)準(zhǔn)系列的配制氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液P (Na2O)=L 00 mg/mL稱取I. 8859 g經(jīng)500 600 1灼燒2 h的高純氯化鈉，置于250 mL燒杯中，用水溶解，移入1000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。
氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液P (MgO) =1. 00 mg/mL迅速稱取O. 5000 g已于800 °C灼燒的高純氧化鎂(MgO)，置于250 mL燒杯中，加25 mL水，加20 mL (1+1 )HC1，攪拌溶解，冷卻后移入1000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。
氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液P (CaO) =LOO mg/mL稱取O. 8924 g經(jīng)120 °C烘干2 h的高純碳酸鈣(CaC03)，置于400 mL燒杯中，加10 mL/K，在加蓋表面皿后沿杯嘴慢慢加入30 mL (1+1) HC1，溶解后煮沸2 min，取下，用水沖洗表面皿和燒杯壁，冷卻至室溫，移入1000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。
三氧化二鐵標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液P (Fe2O3)=LOO mg/mL稱取I. 000 g光譜純?nèi)趸F (Fe2O3),置于250 mL燒杯中，加入20 mL HC1，低溫加熱溶解。冷卻后移入1000 mL容量瓶中，加入30 mL HCl，用水稀釋至刻度，搖勻。
鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液P (Pb) =1. 00 mg/mL稱取I. 000 g高純鉛[預(yù)先用(1+9) HNO3 洗凈表面，然后分別用水和無(wú)水乙醇洗滌，風(fēng)干后備用]，置于250 mL燒杯中，加入10 mL HNO3，蓋上表面皿。加熱溶解完全后，移入1000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。
混合元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液P (B)=IOO. 00 μ g/mL，由氧化鎂、氧化鈣、三氧化二鐵、鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液組合稀釋配制，介質(zhì)硝酸(5+95 )。
混合元素標(biāo)準(zhǔn)工作溶液P (B)=L 00,2. 00,5. 00,10. 00 μ g/mL，由混合元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋配制，介質(zhì)硝酸(5+95 )。
氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作溶液P (Na2O) =0·50、1·00、1·50、2·00、2· 50 μ g/mL，由氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋配制，介質(zhì)水。
AAS使用前,先將鈉空心陰極燈預(yù)熱15 30 min而后點(diǎn)火,待吸光度穩(wěn)定后依次測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)序列與樣品溶液，樣品溶液測(cè)定結(jié)果減去試劑空白后即為樣品分析結(jié)果。
ICP-OES按設(shè)定的工作條件及選定的分析線，依次測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)序列與樣品溶液，樣品溶液測(cè)定結(jié)果減去試劑空白后即為樣品分析結(jié)果。
運(yùn)用本發(fā)明對(duì)成都某研究所高純硼酸產(chǎn)品采樣分析的過(guò)程如下參考待測(cè)生產(chǎn)流程樣品中雜質(zhì)估計(jì)含量確定取樣量，以電子天平準(zhǔn)確稱取2.000^5. 000 g 樣品，倒入 PTFE 坩堝中，加入 15 mL HF HCl (2:1, v/v)，于 200 °C控溫電熱板上蒸干，加入5 mL HF再次蒸干，以新配王水5 mL、超純水10 mL煮沸提取，冷卻后定容至25 mL具塞比色管，搖勻待測(cè)。
使用AAS與ICP-OES按預(yù)先設(shè)定的工作條件，依次測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)序列及樣品溶液，所得結(jié)果減去試劑空白即為樣品實(shí)測(cè)結(jié)果。該批樣品分析結(jié)果如下Ca 20. 0^25. 8 μ g/g, MgI.59 58. 4 μ g/g, Fe I. 87 5· 77 μ g/g, Na 6· 93 360 U g/g, Pb<l. 00 μ g/g。
權(quán)利要求
1.高純硼酸中鈉、鎂、鈣、鐵、鉛的測(cè)定方法，其特征在于測(cè)定步驟如下首先，將待測(cè)高純硼酸樣品聚四氟乙烯坩堝中；第二步，往聚四氟乙烯坩堝中加入氫氟酸與鹽酸，加入的氫氟酸與鹽酸的體積比為2 I ;第三步，將聚四氟乙烯坩堝進(jìn)行第一次蒸干；第四步，往第三步蒸干的聚四氟乙烯坩堝中加入與鹽酸同體積的氫氟酸，進(jìn)行第二次蒸干，盡量去除硼酸基體；第五步，往第四步蒸干的聚四氟乙烯坩堝中加入于鹽酸同體積的王水(1+1)、與氫氟酸同體積的超純水，然后加熱至沸騰，煮沸5min后取下待自然冷卻；第六步，將第五步冷卻后的聚四氟乙烯坩堝中的物質(zhì)用超純水定容至25ml具塞比色管，搖勻待測(cè)；第七步，利用原子吸收光譜儀、電感耦合等離子體光譜儀對(duì)第六步得到的待測(cè)的物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測(cè)定方法，其特征在于所述聚四氟乙烯坩堝和25mL具塞比色管使用前用體積比為5%硝酸浸置過(guò)夜,而后以超純水洗漆。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測(cè)定方法，其特征在于所述氫氟酸與鹽酸的純度均為電子級(jí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測(cè)定方法，其特征在于所述第一次蒸干、第二次蒸干、加熱均是將聚四氟乙烯坩堝于控溫電熱板上操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測(cè)定方法，其特征在于所述第七步的測(cè)定選用的儀器工作條件如下儀器MK II -M6型原子吸收光譜儀，鈉空心陰極燈；原子吸收光譜儀工作條件自動(dòng)尋峰模式，乙炔流量I. I L/min ;空氣流量I. 2 L/min ;燈電流3 mA ；儀器PE 5300V型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀；電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀工作條件RF功率1300 W ;冷卻氣15. O L/min ;霧化氣流量O. 8 L/min ;輔助氣流量O. 2 L/min ；進(jìn)樣流速I. 5 ml ,/mi η ;沖洗流速:2. 5 ml ,/mi η ;分析線:Mg 285. 213 nm、Ca 317. 933 nm、Fe 238.204 nm、Pb 220.353 nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)定方法，其特征在于所述第七步測(cè)定所用的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液和標(biāo)準(zhǔn)工作溶液為I. 00 mg/mL的氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，I. 00 mg/mL的氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，I. 00 mg/mL的氧化隹丐標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，I. 00 mg/mL的三氧化二鐵標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,I. 00 mg/mL的鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液；由氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液、氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液、三氧化二鐵標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液、鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液組合稀釋配制得到100. 00 μ g/mL的混合元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，其中介質(zhì)為硝酸(5+95)；由混合元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋配制得到濃度分別為I. 00,2. 00,5. 00、10. 00 μ g/mL的混合元素標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，其中介質(zhì)為硝酸(5+95)；由氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋配制得到濃度分別為O. 50、I. 00、I. 50,2. 00,2. 50 μ g/mL的氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，介質(zhì)水。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的測(cè)定方法，其特征在于所述第七步的測(cè)定操作如下原子吸收光譜儀使用前，先將鈉空心陰極燈預(yù)熱15 30 min而后點(diǎn)火，待吸光度穩(wěn)定后依次測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)序列與樣品溶液，樣品溶液測(cè)定結(jié)果減去試劑空白后即為樣品分析結(jié)果；ICP-OES按設(shè)定的工作條件及選定的分析線，依次測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)序列與樣品溶液，樣品溶液測(cè)定結(jié)果減去試劑空白后即為樣品分析結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明公開了高純硼酸中痕量雜質(zhì)元素鈉、鎂、鈣、鐵、鉛的測(cè)定方法，具體流程是通過(guò)氫氟酸鹽酸加熱除硼，王水提取可溶性鹽類，超純水定容，原子吸收光譜儀與電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測(cè)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)高純硼酸樣品中痕量雜質(zhì)元素的定量富集與分析測(cè)定；本發(fā)明以氫氟酸除硼，試劑用量少，樣品空白低，去除硼酸基體以利于樣品上機(jī)分析，使用包含原子吸收光譜儀、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀在內(nèi)的原子光譜可實(shí)現(xiàn)對(duì)單/多元素的同時(shí)測(cè)定，本發(fā)明適用于高純硼酸樣品中痕量雜質(zhì)元素的分析測(cè)定，具有檢出限低，靈敏度高，線性范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，平均單個(gè)高純硼酸樣品處理時(shí)間不超過(guò)2小時(shí)。
文檔編號(hào)G01N1/44GK102928364SQ201210412408
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者李可及, 易建春, 劉衛(wèi), 雷勇 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所