山东国产ICP icp电感耦合

钢研纳克Plasma2000ICP光谱仪测定球磨铸铁中Si、Mn、P、La、Ce、Mg含量
关键词：Plasma2000，ICP-OES，球磨铸铁，全谱瞬态直读
引言
球墨铸铁是一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。除铁元素外，它的化学成分通常为:含碳量3.0~4.0%，含硅量1.8~3.2%，含锰、磷、硫总量不**过3.0%以及适量的稀土、镁等球化元素。因此球墨铸铁中的Si、Mn、P、La、Ce 、Mg元素测定十分重要。本文采用Plasma2000电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-OES） 对球墨铸铁中的Si、Mn、P、La、Ce、Mg元素含量进行了测定，标样和样品测试均得到了满意的结果。
仪器特点
Plasma 2000 电感耦合等离子体发射光谱仪（钢研纳克技术股份有限公司）是一种使用方便、操作简单、测试快速的全谱ICP-OES分析仪，具有良好的分析精度和稳定性。仪器特点如下：
 高效固态射频发生器，**高稳定光源；
 大面积背照式CCD芯片，宽动态范围；
 中阶梯光栅与棱镜交叉色散结构，体积小巧；
 多元素同时分析，全谱瞬态直读。
样品前处理
参考国标GB/T 24520-2009《铸铁和低合金钢 镧、铈和镁含量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法》，准确称取0.5 g（精确至0.0001 g）试样，加入盐酸、硝酸混合酸分解，高氯酸冒烟，以混酸溶解盐类，冷却状态下加入氢氟酸，试液稀释至一定体积，干过滤。Si稀释10倍测定，其他元素直接测定。
样品溶解图解
仪器参数
仪器工作参数 设定值 仪器工作参数 设定值
射频功率／W 1250 辅助气流速／L·min-1 0.5
冷却气流速／L·min-1 13.5 蠕动泵转速/rpm 20
载气流速／L·min-1 0.5 进样时间/s 25
标准样品
选用标准样品进行测试
标样编号 标样名称
GBW（E）010188a 稀土镁球墨铸铁
典型元素谱线
标样 浓度mg/L 计算浓度mg/L 误差
空白 0 -0.00716 -0.00716
标准1 10 9.99484 -0.00516
标准2 12.5 12.52462 0.02462
标准3 17.5 17.50403 0.00403
标样 浓度mg/L 计算浓度mg/L 误差
空白 0 -0.00001 -0.00001
标准1 2.5 2.49955 -0.00045
标准2 5 5.00070 0.00070
标准3 10 9.99976 -0.00024
标样 浓度mg/L 计算浓度mg/L 误差
空白 0 -0.00028 -0.00028
标准1 1.5 1.50063 0.00063
标准2 2.5 2.49972 -0.00028
标准3 3.5 3.49993 -0.00007
准确度及稳定性
标样GBW（E）010188a测试结果
元素 Plasma2000测定值/% RSD（n=11）/% 认定值/% 标样不确定度/%
Si 2.8868 0.82 2.87 0.04
Mn 0.1310 1.25 0.134 0.008
P 0.0375 1.62 0.039 0.002
∑Re Ce 0.0160 1.06 0.023 0.004
La 0.0051 1.27
Mg 0.0524 1.32 0.051 0.002
实际样品测试
样品编号 1# 2#
元素 Plasma2000/% 参考结果*/% Plasma2000/% 参考结果*/%
Si 2.35 2.32 2.37 2.42
Mn 0.085 0.086 0.077 0.079
P 0.017 0.018 0.017 0.018
Ce <0.005 <0.005 <0.005 <0.005
La 0.0048 0.0046 0.0031 0.0029
Mg 0.043 0.042 0.045 0.044
*参考结果为其他实验室测定值
方法检出限
在选定工作条件下对标准溶液系列的空白溶液连续测定11次，以3倍标准偏差计算方法中各待测元素检出限，以10倍标准偏差计算方法中各待测元素的测定下限。
各元素的谱线和方法检出限
元素 谱线/nm 方法检出限/% 测定下限/%
Si 251.612 0.00165 0.00550
Mn 257.610 0.00001 0.00003
P 213.618 0.00126 0.00421
Ce 446.021 0.00141 0.00470
La 398.852 0.00015 0.00051
Mg 279.553 0.00003 0.00010
结论
参考标准GBT 24520-2009，利用Plasma 2000电感耦合等离子体发射光谱仪对球磨铸铁中Si、Mn、P、La、Ce、Mg元素进行测定，方法检出限在0.00001%~0.00165%之间，结果与标样认定值一致。该方法应用范围广泛，对火花光谱无法的非白口化样品也能分析。 Plasma 2000能够快速、准确、可靠的测定球墨铸铁中的Si、Mn、P、La、Ce、Mg元素。
仪器优点
1. 优异的光学系统
2. 固态高效射频发生器，体积更加小巧
3. 流程自动化，状态监控及自动保护
4. 科研级器，较高的紫外**化效率
5. 强大分析谱线
6. 信息直观丰富
7. 多窗口多方法
8. 编辑功能强大
9. 智能谱图标定
10.智能干扰矫正

ICP-AES法测定高碳铬铁渣中的硅、铝、钙、铬、镁
（钢研纳克技术有限公司）
摘要 通过控制碱熔的过程和酸化的酸度及炉温防止硅变成二氧化硅析出，利用纳克生产的Plasma1000成功测定了高碳铬铁渣中的硅、铝、钙、铬、镁, 此方法的测定结果与化学方法的测定结果基本一致，偏差分别为0.22（Al2O3）、0.03（CaO）、0.48（MgO）、SiO2（0.56）、0.01（Cr2O3）；方法的重现性较好，8次平行测定的标准偏差分别为：0.77%（Al2O3）、3.57%（CaO）、 0.28%（MgO）、0.52%（SiO2）、1.83%（Cr2O3）。
关键词 ICP-AES；高碳铬铁渣；重现性
高碳铬铁渣中硅的测定传统方法一般都采用化学法，常用的高氯酸脱水重量法，该法准确度高，但方法繁琐、耗时。ICP-AES法测定硅的含量由于硅在前处理过程中容易变成二氧化硅析出，从而使硅的测定结果偏低，因此，至今为止，还没有相关的ICP-AES法测定高含量硅的方法报道。炉渣中硅的含量一般很高，只能用碱熔才能溶解完全，碱熔后加酸煮清的过程中，很容易析出固体二氧化硅从而使测定结果偏低。本实验应客户的要求，通过控制碱熔的过程和酸化的酸度及炉温，从而防止硅变成二氧化硅析出，采用纳克生产的Plasma1000成功测定了高碳铬铁渣中的硅、铝、钙、铬、镁。
1. 实验
1.1 仪器及参数
Plasma 1000 型顺序扫描发射光谱仪(纳克) , Czermy-Turner光学系统, 焦矩: 1000 mm，光栅有效面积110×110，光栅刻线: 3600 条/mm, 倒线色散率和分辨率: 0.22 nm/mm，0. 0066 nm，入射狭缝20 μm，出射狭缝20 μm。高频电源: 频率27. 12 MHz、入射功率1. 15 kW。工作气体: 氩气纯度> 99. 95%，冷却气15 L/min、等离子气1. 2 L/min、载气0.5 L/min，冲洗气3. 5 L/min，观察高度15.0 mm。
1.2 试剂及标准溶液
过氧化钠：分析纯；盐酸：优级纯。单元素标准溶液均为国家标准溶液，其中Si标准溶液为500 μg/mL，其余均为1 mg/mL。本实验所用水为去离子水。
1.3 试样处理
准确称取0.1000 g试样，放入底层铺有1.0 g过氧化钠的镍坩埚中，搅拌均匀，再在上面覆盖0.5 g过氧化钠，首先在电热炉上将样品加热至软化后放入400 ℃的马弗炉中加热30 min，取出后即刻放入900 ℃马弗炉中熔融10 min，取出，稍冷。加入1.0 g过氧化钠，再于800 ℃马弗炉中熔融5 min。熔融后的坩埚清洗干净外壁后置于500 mL聚四氟乙烯烧杯中，加入150 mL热水浸取出坩埚后，再加入1+1的盐酸50 mL，于250 ℃电热板上加热至溶液澄清，冷却后于250 mL塑料容量瓶定容。随同试样带试样空白。
1.4 标准曲线的配置
标准曲线的配置：对于Si、Mg元素，用水标和加过氧化钠的曲线，测试结果一样；对于Al、Ca、Cr，要求在六个塑料容量瓶中，加入与待测样同重量的镁打底，加酸溶解后加入过氧化钠1.0 g，盐酸（1+3）40 mL，电热炉上煮至无气泡后，再转移到100 mL容量瓶中，根据需要加入标液配置标准曲线。其中Al标准溶液的加入量分别为：0、1、2、3、4、5 mL，Ca、Cr标准溶液的加入量分别为0、0.25、1.0、2.0、3.0、5.0 mL，Si标准溶液的加入量为0、1、3、5、7、9 mL，Mg标准溶液的加入量分别为0、1、3、6、9、12 mL。
2. 结果与讨论
2.1过氧化钠的用量
过氧化钠的用量太多，会堵塞仪器，用量太少，则又会导致样品溶解不完全。本实验分别实验了1.5、2.0、2.5、3.0 g熔剂，结果见表2。结果表明，选用1.5 g时，样品基本溶解完全，但是浸取时不是很好浸取，硅容易偏低。后选定2.5 g熔剂作为终的实验熔剂用量。
表2 熔剂量的选择
熔剂用量/g 1.5 2.0 2.5 3.0g
含量w/% Al2O3 16.12 16.20 16.18 16.19
CaO 1.87 1.92 1.91 1.92
MgO 42.31 42.58 42.61 42.78
SiO2 32.28 35.19 35.60 35.64
Cr2O3 2.18 2.15 2.14 2.21
2.2 熔样条件
过氧化钠熔样一般在800～850 ℃、15 min条件下就能熔解完全，但存在不太好浸取的缺点。如果分两次（即先加1.5 g熔剂，900 ℃熔融10 min，再加1.0 g熔剂，800 ℃熔融5 min）熔样，则很好浸取，二氧化硅也易析出。另外，在溶液煮清的过程中，温度不能太高，太高硅容易偏低，太低则不容易煮清，因此建议在250 ℃左右的电热板上加热，保证受热较为均匀；此外，浸取的酸不能直接加入浓盐酸，加1:1的盐酸，以免二氧化硅析出。
2.3 标准曲线的配置
对于硅和镁元素，标准曲线中加入与样品同等浓度的过氧化钠测定的结果与不加过氧化钠测定的结果基本一致，而对于含量稍低的Al2O3、CaO、Cr2O3水标测出的结果偏高，要求加入同等量的过氧化钠和镁。
2.4. 测定结果
结果及与化学方法的对照见下表1。由表1 可知，此方法的测定结果与客户提供的化学方法的测定结果基本一致，偏差分别为0.22（Al2O3）、0.03（CaO）、0.48（MgO）、SiO2（0.56）、0.01（Cr2O3），在客户允许的范围内；方法的精密度比较好，8次平行测定的标准偏差分别为：0.77%（Al2O3）、3.57%（CaO）、 0.28%（MgO）、0.52%（SiO2）、1.83%（Cr2O3）。
表1 各元素测定结果
方法 含量，w/%
Al2O3 CaO MgO SiO2 Cr2O3
本法 1 16.35 1.94 42.42 35.25 2.19
2 16.39 1.90 42.49 35.18 2.18
3 16.52 1.90 42.49 35.30 2.19
4 16.12 1.75 42.63 35.09 2.16
5 16.50 1.79 43.25 35.25 2.19
6 16.45 1.92 42.56 35.23 2.21
7 16.37 1.90 41.81 35.65 2.27
8 16.45 1.89 42.57 35.52 2.13
标准偏差(w/%) 0.126 0.0667 0.121 0.185 0.040
相对标准偏差/% 0.77 3.57 0.28 0.52 1.83
平均值 16.39 1.87 42.58 35.31 2.19
化学法 16.17 1.84 42.10 35.87 2.18
3 结论
ICP-AES法测定高碳铬铁渣中的Al2O3、CaO、Cr2O3、SiO2、MgO的方法准确度高、精密度好，解决了客户用化学法测定此类样品方法繁琐、耗时的缺陷。

国产ICP光谱仪 测定糖果和豆奶粉中的微量金属元素
摘要:分别以干法灰化和湿法消解两种不同的方法处理糖果和豆奶粉样品，用北京纳仪器有限公司产Plasma 1000 型
电感耦合等离子体原子发射光谱( ICP － AES) 测定食品中的Ca、Mn、Zn、Ti、Pb、Cd 元素。并对两种方法进行了加标回收实验，回收率
在95． 8% ～ 102． 5%之间。
糖果和豆奶粉主要是**物，但其中含有微量Ca、Mn、Zn 等对人体有益的金属元素，为了改善糖果的性状还偶尔会加入TiO2、乳酸钙等食品添加剂［1］，国家食品标准中对Pb、Cd 有害重金属有严格，所以对食品中微量金属元素的十分有必要。食品中元素的分析方法繁多［2 － 6］，如: 石墨炉原子吸收法、氢化物原子荧光法等，一种方法往往只能一种或者少数几种元素，比较费时费力。电感耦合等离子体原子发射光谱( ICP－ AES) 是近年来受到广泛使用的元素仪器，可以对处理好的样品进行多元素同时测定。本文以某品牌糖果和豆奶粉为例［7 － 9］，分别以干法灰化和湿法消解两种不同方法处理样品，用北京纳仪器有限公司生产的Plasma 1000 型ICP － AES 测定其中的Ca、Mn、Zn、Ti、Pb、Cd 元素，为相关食品提供了一种便利合理的方法，供生产单位和部门参考借鉴。
电感耦合等离子体发射光谱法( ICP － AES) 分析样品具有多种元素同时测定、检出限低、线性范围宽、干扰小等优点，被越来越多的运用到食品行业。测定食品类样品前处理方法主要有湿法消解和干法灰化两种。湿法消解具有步骤简便、不易引入污染等优点，但某些**物在与高氯酸冒烟时较不稳定，容易喷溅、着火、甚至爆炸，具有一定危险性，此时易用干法灰化。干法灰化的优点是可以处理大量样品，但测量一些易挥发的元素数值会偏低。而且有的样品在灰化时几乎全部挥发，所剩灰分较少甚至没有，此时易用湿法消解。还有少数样品单用一种手段较难全部溶解，可能要综合处理，先灰化再冒高氯酸烟消解，甚至使用微波消解或者碱融。
总之，根据不同样品具体采用不同的前处理方法，用ICP －AES 测定食品中的微量金属元素，该方法简单快速，Ca、Mn、Zn、Ti、Pb、Cd 元素回收率在95． 8% ～ 102． 5% 之间，结果准确可靠，为食品生产厂商和相关部门提供了一种便宜实用的途径。

无处遁形的水中铅----氢化物发生-ICP-AES法测定饮用水中铅
钢研纳克技术股份有限公司
铅会严重影响人体健康，过量的摄入会导致慢性中毒，造成人体肝、肾、大脑损伤，儿童铅中毒更会导致发育迟缓，智力低下等。水为生命之源，饮用水中铅含量**标造成的危害更加严重。根据《GB 5749-2006生活饮用水卫生标准》中规定，铅元素的含量不得**过10 ng/mL。针对生活饮用水中的铅元素测定，本文采用氢化物发生与电感耦合等离子体发射光谱仪联用的方法，测定生活饮用水中铅含量。本方法检出限为0.7 ng/mL，测定下限为2.3 ng/mL，适用于生活饮用水中铅元素的。
仪器配置
Plasma 2000 电感耦合等离子体发射光谱仪
观测方式：轴向观测
进样系统：氢化物发生装置
分光系统：中阶梯光栅与棱镜交叉色散结构，全谱瞬态直读
器：大面积背照式CCD芯片，高紫外检出效率，宽动态范围
光源：高效固态射频发生器，小体积高效率
Plasma 2000仪器条件
观测方向 雾化器流量
（L/min） 辅助气流量
（L/min） 载气流量
（L/min）
轴向 0.6 0.5 13.5
RF功率
（W） 曝光时间
（s） 进样时间
（s） 氢化物发生器泵速
（rpm）
实验样品与方法
取自不同取样点的实际自来水样，分别编号为Y1和Y2。
在一定PH范围内，铅元素可与硼氢化钾溶液反应生成气态的PbH4，通过载气将PbH4带入电感耦合等离子体光谱仪内进行测试。
移取20mL自来水样品，加入盐酸，定容于25mL容量瓶中，摇匀待测。
分析谱线的选择
选用灵敏度适宜，无其他元素明显干扰的铅220.353分析谱线。
铅元素的谱线选择
标准曲线绘制
铅标准溶液（国家钢铁材料测试中心，1000μg/mL）配置溶液梯度，氢化物发生法绘制标准曲线，线性相关系数大于0.999。
标准曲线浓度（ng/mL）
元素名称 S0 S1 S2 S3 S4
铅元素氢化物发生标准曲线
方法检出限与测定下限
按样品空白连续测定11次，以3倍的标准偏差计算方法检出限，10倍的标准偏差计算方法测定下限。
铅元素氢化物发生检出限（ng/mL）
元素 检出限 测定下限
Pb 0.7 2.3
测定结果
实际样品分析结果（ng/mL）
样品名称 ICP-AES ICP-MS GB 5749-2006
Y1 （0.70）a 0.65 <10
Y2 （0.80）a 0.75 <10
备注a：括号内为参考值，低于测定下限2.3 ng/ml。
加标回收率
在实际样品中加入约3倍于实际样品铅的含量，回收率为108%，满足定量要求。
加标回收率
样品名称 样品含量
（ng/mL） 加入量
（ng/mL） 测量值
（ng/mL） 回收率
（%）
Y1 (0.7) a 2.5 3.4 108
备注a：括号内为参考值
结论
本方法采用氢化物发生与plasma 2000电感耦合等离子体发射光谱仪联用的方法测定生活饮用水中的铅元素，对2个实际饮用水样进行，均未检出铅元素**标，方法检出限及测定下限低于国家标准要求，加标回收率好，适用于生活饮用水中铅元素的。

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