钢研纳克ICP光谱仪测定污泥中铝、钙、铜、铁、镁、锌等元素
(钢研纳克检测技术有限公司,北京 100081)
摘要:污泥中除了含有大量丰富的**物及氮、磷等营养元素之外,还含有很多难以降解的有金属元素。如果处理不当将会造成较严重的二次污染。采用在盐酸,硝酸,氢氟酸及双氧水条件下对样品进行微波消解,而后高氯酸冒烟处理样品的方式,采用电感耦合等离子体原子**光谱对污泥中铝、钙、铜、铁、镁、锌等元素进行检测。选择合适的分析谱线,标准曲线线性系数大于0.9999。
关键词:
随着城市污水处理量的不断提高,其处理过程中污泥的总量也在不断的增加。污泥中在含有大量丰富的**物及氮、磷等营养元素之外,还含有很多难以降解的有毒重金属元素。如果处理不当将会造成较严重的二次污染。因此对污泥进行监测尤为重要。
目前国内外多采用传统干法或者湿法样品消解技术并以原子吸收光谱法进行测量,也出现了使用不同酸进行微波消解样品使用原子吸收光谱法测定污泥中金属元素。但传统技术用酸多,金属元素易挥发,耗时长且操作复杂,采用原子吸收光谱法易产生基体干扰且不能多元素同时测定。ICP-AES作为一种快速定量分析的手段,检出限低,精密度好,动态范围宽,分析速度快,可快速实现对污泥中铝、钙、铜、铁、镁、锌等元素的检测。
1 实验部分
1.1 仪器参数及试剂
Plasma 2000 全谱型电感耦合等离子体光谱仪(钢研纳克检测技术有限公司)。
参数设置见表1
表1 仪器测定参数
工作条件 参数
等离子体流量L/min 15
辅助气流量L/min 0.5
载气流量L/min 0.7
射频功率W 1250
曝光时间s 8
观测方向 径向
氩气纯度 >99.999%
盐酸,ρ≈1.18 g/ml,优级纯,北京化工厂
硝酸,ρ≈1.42g/ml,优级纯,北京化工厂
高氯酸,ρ≈1.76g/ml,优级纯,北京化工厂
氢氟酸,优级纯。
双氧水,优级纯。
1.2 样品处理
称取0.1 g样品,放置于微波消解罐中,加入6ml硝酸,2ml盐酸,3ml氢氟酸,1ml过氧化氢,放入微波消解仪中进行消解,消解条件见表1。冷却后取出,使用少量水将样品转移至聚四氟乙烯烧杯中,加入3ml高氯酸,冒烟至近干,取下冷却烧杯,加入5ml硝酸溶解残渣,冷却后定容至100ml容量瓶中,摇匀。 若有不溶物,干过滤。
2 结果与讨论
2.1 分析谱线的选择
对于同一种元素, ICP-AES 可以有多条谱线进行检测,但是由于基体和其他元素的干扰,并不是所有的谱线都适用。进行光谱扫描后,根据样品中各待测元素的含量及谱线的干扰情况,选其灵敏度适宜,谱线周围背景低,且无其他元素明显干扰的谱线作为元素的分析线。具体谱线见表2,选择依据见图1-图6.
表2 谱线选择
元素 Al Ca Cu Fe Mg Zn
谱线 308.215 317.933 327.396 259.940 285.213 213.856
图1 Al308.21谱线与样品谱图
图2 Ca标准曲线与样品谱图
图3 Cu标准曲线与样品谱图
图4 Fe标准曲线与样品谱图
图5 Mg标准曲线与样品谱图
图6 Zn标准曲线与样品谱图
2.2 实际样品的测定
2.2.1校准曲线
实际样品按照本文方法进行分析,校准曲线线性相关系数等见表3,校准曲线如图7-图12.
表3 各元素的线性回归方程及线性范围
元素 线性范围/(?g/ml) 线性回归方程 相关系数
Al 10-50 y= 1429+x+229.95 0.9999
Ca 5-20 y= 3983x+788 0.9999
Cu 0.5-1.5 y= 6575x-83 0.9999
Fe 5-30 y= 3352.6x+24 0.9999
Mg 2-6 y= 17822.97x+9513 0.9999
0.5-3 y= 3263.33x+35 0.9999
图7 Al校准曲线
图8 Ca校准曲线
图9 Cu校准曲线
图10 Fe校准曲线
图11 Mg校准曲线
图12 Zn校准曲线
2.2.2 测定结果
实际样品按照本文方法进行分析,其结果见表4。满足客户要求。
表4 实际样品分析结果(mg/g)
样品名称 ICP-AES 客户结果
Al 68.02 68.07
Ca 17.52 17.31
Cu 1.583 1.604
Fe 35.57 35.75
Mg 5.821 5.861
Zn 2.442 2.342
3 结论
本方法ICP-AES方法测定污泥中铝、钙、铜、铁、镁、锌,方法简单,选用了合适的谱线,其线性相关系数大于0.9999,适用于污泥中铝、钙、铜、铁、镁、锌元素的检测。
Plasma 3000ICP-OES
双向观测全谱电感耦合等离子体光谱仪
Plasma 3000可广泛适用于冶金、地质、材料、环境、食品、医药、石油、化工、生物、水质等各领域的元素分析。
1、 中阶梯光栅与棱镜交叉色散结构,径向和轴向观测接口设计,具有强健的检测能力。
2、 垂直火炬,双向观测,冷锥消除尾焰,地降低自吸效应及电离干扰,从而获得较宽的动态线性范围和较低的背景,保证了准确的测量结果。
3、 高效稳定的自激式固态射频发生器,体积小巧,匹配速度快,确保仪器的高精度运行及优异的长期稳定性。
4、 高速面阵CCD采集技术,单次曝光获取全部谱线信息,真正实现“全谱直读”。
5、 功能强大的软件系统,简化分析方法的开发过程,为用户量身打造简洁、舒适的操作体验。
稳健高效的全固态光源
全固态射频发生器,体积小、效率高,全自动负载匹配,速度快、精度高,能适应各种复杂基体样品及挥发性**溶剂的测试,具有优异的长期稳定性。
冷锥消除尾焰技术,地降低自吸效应和电离干扰,从而获得较宽的动态线性范围和较低的背景,拓宽仪器检测范围,保证准确的测量结果。
垂直炬管的设计,具有较好的样品耐受性,减少了清洁需求,降低了备用炬管的消耗。
简洁的炬管安装定位设计,快速定位,精确的位置重现。
具有低功率待机模式,待机时降低输出功率,减小气体流量,仅维持等离子体运行,节约使用成本。
实时监控仪器运行参数,高性能CAN工业现场总线,**通讯高效可靠。
精密的光学系统
径向观测与轴向观测设计,适应复杂基体下亚ppm到高含量的元素测量。
中阶梯光栅与棱镜交叉色散结构,使用**纯CaF2棱镜,提高光路传输效率,保证了深紫外区的元素测量。
优化的光学设计,采用非球面光学元件,改善成像质量,提高光谱采集效率。
光室气体氛围保持、多点充气技术,缩短光室充气时间,提高紫外光谱灵敏度及稳定性,开机即可测量。
光室气路独立,可充氮气或氩气。
包围式立体控温系统,**光学系统长期稳定无漂移。
进样系统
仪器配备系列经过优化的进样系统,可用于**溶剂、高盐/复杂基体样品、含氢氟酸等样品的测试。
使用可拆卸式或一体式炬管,易于维护,转换快速,使用成本低。
垂直炬管避免高盐沉积,径向观测避免基体干扰,可以获得**高灵敏度和的重复性。
智能炬管自动可调校准技术,自动进行炬管位置优化。
智能蠕动泵和载气优化,一键调谐,保证测试条件的优化。
使用质量流量控制器控制冷却气、辅助气和载气的流量,流量连续可调,**测试性能长期稳定。
4通道12滚轮蠕动泵,泵速连续可调,确保样品导入稳定性。
检测器
大面积背照式CCD检测器, 全谱段响应,高紫外**化效率,抗饱和溢出,具有良好检出限,较宽的动态范围和较快的信号处理速度。
一次曝光,完成全谱光谱信号的采集读取,从而获得较为快速、准确的分析结果。
同类产品中靶面尺寸,**像素,单像素面积24μm X 24μm,三级半导体制冷,制冷温度-35℃,具有较低的噪声和较好的稳定性。
软件系统
人性化的界面设计,流畅易懂,简便易用,针对分析应用优化的软件系统,无须复杂的方法开发,即可快速开展分析操作。
多窗口多方法分析程序,可同时测量、编辑、查看不同的方法数据。
软件谱线库具有7万多条谱线库,智能提示潜在干扰元素,帮助用户合理选择分析谱线。
提供多样化的标准系列编辑模式,支持先测试后设置标准、“三明治”方法测试样品等多种曲线校准模式。
软件支持标准曲线法、标准加入法等分析方法,具有扣除空白、内标校正、干扰校正等多种数据处理方法。
轻松的观测方式设置,直观的测试结果显示,具有多种报表输出格式。
钢研纳克Plasma 2000ICP光谱仪测定汽车尾气催化剂中贵金属含量
摘要:采用电感耦合等离子体光谱法对汽车尾气催化转化器中贵金属铂、铑、钯的含量进行测定。优化了测定的条件,调节观测高度及载气流量,使得载气流量为0.46L/min。加标回收率表明该方法的加标回收率在94%-98%之间。该方法适用于车用催化剂中贵金属元素铂、铑、钯的测定。
1.3样品制备
由于汽车尾气催化剂为多孔状结构,无法直接进行测定,因此需要将样品破碎后进行小结处理。本实验中首先将催化剂完全破碎,粉末球磨成200目以下的粉末,而后使用四分法进行取样,样品待处理。图1是制备前的样品。图2为制备后的样品。
2 结果与讨论
2.1 样品溶解条件的选择与确定
车用陶瓷催化剂的载体为堇青石,其化学成分为2MgO2·Al2O3·5SiO2,其中也可能包括一些其他杂质元素,基体较为复杂,溶解困难。因此实验过程中使用多种方法溶解样品,即加热板消解法,酸溶回渣法及微波消解法,终经过实验验证及分析,微波消解法具有消解效果好,样品处理简单,速度快,因此选择微波消解法作为消解方法。
2.2 分析谱线的选择
对于同一种元素,ICP-AES Plasma2000有多条谱线可供选择用于检测,但是由于基体的影响和其他元素对待测元素可能产生的干扰,需要对推荐的谱线进行干扰考察和选择。光谱扫描后,根据样品中各待测元素的含量及谱线的干扰情况,选其灵敏度适宜、谱线周围背景低且无其他元素明显干扰的谱线作为待测元素的分析线。此外,谱线选择时,应尽量将背景位置定位于基线平坦且无小峰的位置,同时左右背景的平均值尽可能与谱峰背景强度一致。谱线选择结果见表2。
结论
车用催化器是防止汽车尾气污染大气的重要防治手段之一。车用催化器中的催化活性组分为铂、铑、钯。而铂、铑、钯作为贵金属,价格昂贵,其在车用催化器中的含量决定着车用催化器的性能及生产成本,因此准确定量检测其含量成为了车用催化器的重点之一。
本文采用纳克公司生产的Plasma 2000 型全谱型扫描**光谱仪测定车用催化剂中贵金属元素铂、铑、钯等元素,讨论了检测样品的制备,溶样条件的选择,分析谱线的测定,载气流量的确定及加标回收率的测定,并且与标准样品进行比对,结果准确可靠。本方法可一次性完成对多种元素的测定,适用于各级检验机构进行多批次、多项目产品的元素检测。
钢研纳克ICP光谱仪测定污水中砷、镉、铬、铜、镍、铅、锌
水是人类赖以生存的自然资源,随着经济发展和城市化进程的加快,城市生活用水与工业用水量的增加,产生的污水会对环境造成严重污染,因此对污水排放的监测尤为重要。本文采用ICP-OES法对污水中As,Cd,Cr,Cu,Ni,Pb,Zn进行测定。
使用仪器:钢研纳克检测技术股份有限公司 Plasma 2000 电感耦合等离子体**光谱仪
图1 Plasma 2000 电感耦合等离子体**光谱仪
仪器特点:
观测方式:径向观测
光源:高效固态射频发生器,小体积高效率
分光系统:中阶梯光栅与棱镜交叉色散结构,全谱瞬态直读
检测器:大面积背照式CCD芯片,高紫外检出效率,宽动态范围
表1 Plasma 2000工作条件
载气流量(L/min) 辅助气流量(L/min) 冷却气流量(L/min)
0.6 0.5 13.5
RF功率(W) 曝光时间(s) 蠕动泵转速(rpm)
1250 8 20
实验方法
分取一定量污水样品,加入5ml硝酸,加热15min,定容至25ml容量瓶待测。
分析谱线的选择
表2 Plasma 2000谱线选择
元素 As Cd Cr Cu
谱线(nm) 197.262 214.438 267.716 327.396
元素 Ni Pb Zn
谱线(nm) 341.476 220.353 202.548
标准曲线绘制
As,Cd,Cr,Cu,Ni,Pb,Zn标准溶液(国家钢铁材料测试中心,1000μg/mL)
配制曲线浓度如表3 ,线性相关系数大于0.999。
表3 标准曲线浓度(μg/mL)
元素名称 S0 S1 S2 S3 S4 S5
As 0 0.5 1 5 10 20
Cd 0 0.5 1 5 10 20
Cr 0 0.5 1 5 10 20
Cu 0 0.5 1 5 10 20
Ni 0 0.5 1 5 10 20
Pb 0 0.5 1 5 10 20
Zn 0 0.5 1 5 10 20
方法检出限
表 4方法检出限(μg/mL)
元素 As Cd Cr Cu
检出限 0.0320 0.0018 0.0039 0.0030
元素 Ni Pb Zn
检出限 0.0039 0.0285 0.0018
测定结果及加标回收率
在实际样品中加入被测元素,其加标回收率为91.7%-106.6%之间。
表 5 样品分析结果(μg/mL)
元素 样品测定值 加入量 加标测定值 加标回收率 GB8978-1996
As 0.487 1 1.460 97.3 <0.5
Cd 0.0532 0.1 0.149 95.8 <0.1
Cr 1.257 2 3.365 105.4 <1.5
Cu 0.795 1 1.712 91.7 <2.0
Ni 0.465 1 1.456 99.1 <1.0
Pb 0.512 1 1.561 104.9 <1.0
Zn 0.199 0.5 0.732 106.6 <5.0
结论
本方法采用Plasma 2000电感耦合等离子体**光谱仪测定污水中的As,Cd,Cr,Cu,Ni,Pb,Zn,方法检出限为0.0018μg/mL-0.0320μg/mL之间,加标回收率介于91.7%-106.6%之间,方法可靠,适用于污水中的As,Cd,Cr,Cu,Ni,Pb,Zn等元素的检测。
钢研纳克检测技术股份有限公司(代码:300797)是*企业中国钢研科技集团有限公司(钢铁研究总院)的二级单位,从事分析仪器装备和分析检测技术的研究、开发和应用的**创新型企业。目前公司提供的主要服务或产品包括分析检测仪器、第三方检测服务、标准物质/标准样品、能力验证服务等检测相关产品与延伸服务。钢研纳克不仅是中国分析仪器设备制造的行业企业,也是国内元素检测领域仪器种类、综合实力的仪器装备和分析测试技术的研究机构之一。公司及子公司牵头制修订7项、参与制修订20余项、制定170余项及行业标准;研制家级标准物质/标准样品300多种。力争成为测试仪器装备领域有影响力的**竞争参与者、成为具有**影响力的材料表征评价认证的和综合解决方案的提供者。钢研纳仪器产品主要包含:电感耦合等离子体质谱仪,ICPMS,ICP光谱仪,国产ICP,国产ICP-MS,ICP光谱分析仪,电感耦合等离子体光谱仪,电感耦合等离子体**光谱仪,食品重金属检测仪、土壤重金属检测仪、波长色散X射线荧光光谱仪、金属原位分析仪、脉冲熔融-飞行时间质谱仪、试验机、环保监测设备等技术水平的检测装备,其中多款仪器*(属国内台套)。产品质量稳定,检测数据可靠,累计市场占有率排名国内行业**,部分产品成为同类产品的业界,牵头制定了相关仪器和检测标准。钢研纳克检测技术股份有限公司是国内早使用和开发ICP光谱仪和ICP-MS的科研单位之一,依托钢铁材料测试中心,培育了一批ICP光谱仪和ICP-MS应用和仪器。ICP光谱仪产品标准GB/T 36244-2018和ICP-MS仪器计量检定规程GB/T 34826-2017的起草单位。重大科学仪器专项《ICP痕量分析仪器的研制》牵头单位,*ICP系列分析仪器的发展。拥有30多年ICP方法开发经验,懂ICP应用的国产ICP&ICP-MS制造商。免费培训,解决客户应用方法的难题,让您ICP光谱仪和ICP-MS用的!,上市公司,品质之选!. 联系人:文经理 电话 手机.