痕量重金属范文

痕量重金属范文（精选5篇）

痕量重金属 第1篇

1 样品前处理

灰化法。灰化法是重金属检测的传统方法,该法采用通氧条件下对样品进行高温灼烧,使烟草中有机物燃烧分解,含重金属元素的灰分再经酸液溶解进行检测。施红林[1]等利用灰化-高效液相法对烟草中锰、铁、铜等重金属进行分析检测,结果表明该法样品回收率在92%~108%之间。由于该法存在所需样品量较大,金属易高温烧结附着在容器上,回收率较差等问题,现在应用已较少。

消解法。消解法采用强酸加热消解烟草样品,破坏有机物结构,同时将重金属以离子态溶解在消解液中。由于在处理过程挥发腐蚀性气体,试剂用量较多,易造成环境污染。

超声提取和微波消解是在消解法的基础上利用超声或微波技术强化消解效率,大大减少了消解时间和试剂的用量,是目前研究较多的消解工艺。吴玉萍等[2]利用超声提取处理烟草样品,回收率达到98%~110%。胡清源等[3]利用微波消解-ICP-MS分析烟草中17种金属元素,样品回收率基本在98%~108%之间。

固相萃取提纯。固相萃取(SPE)利用吸附萃取原理,将样品液通过装有吸附剂的填充柱,使重金属保留在柱上,再利用溶剂将重金属洗脱出,从而达到提纯的目的。该法可有效富集痕量重金属,且溶剂消耗少,回收率高。黄海涛等[4]此法提取前处理烟草样品,重金属回收率达到95%~103%。

2 样品检测

原子吸收光谱法。原子吸收光谱法(AAS)是传统的金属检测方法,该法基于测量气态原子对特征波长光线的吸收强度进行定性定量分析的一种方法。我国烟草标准中钾、钙、镁(YC/T173~2003,YC/T174~2003,YC/T 175~2003)等元素都是利用该法进行分析。原子吸收光谱法适用于单元素分析,且取样量少、灵敏度高。石玮玮等[5]利用流动注射-冷蒸汽发生原子吸收光谱法分别分析烟草中痕量镉和汞含量,检测限为21ng/L和8ng/L。

ICP/AES法。ICP/AES技术利用电感耦合等离子体(ICP)激发原子发射出特征波长辐射,通过原子发射光谱(AES)检测辐射强度进行检测的方法。该法灵敏度高,线性范围较宽,可同时检测多种重金属元素,目前已在烟草痕量重金属检测领域被广泛研究。陈世忠等[6]利用此法同时分析烟草中铁、铝、镍3种金属元素,检测限在4.2~11ng/L之间,相对标差为3.1%~4.9%。

ICP/MS法。ICP/MS是以电感耦合等离子体(ICP)为离子化源,利用质谱(MS)对离子态元素进行分析的方法。该法可同时进行绝大多数重金属元素的分析,也是目前痕量重金属检测的研究的热点之一。Shi等[7]利用该技术同时分析烟草中7种重金属,检测限在7.974~147.8ng/L之间,相对标差为1.41%~9.78%。

分光光度法。分光光度法(UV-Visible spectra)通过分析样品中重金属化合物对特定波长光线吸光度来检测其含量的方法。该法操作简便,灵敏度较高,仪器价格较其他检测方法低廉,但只限于单元素分析,且当样品液中杂质过多时存在一定程度的干扰。吕辉雄等[8]利用该法检测烟草中的汞,检测限为20μg/L。

高效液相色谱法。高效液相色谱法(HPLC)利用显色试剂与痕量重金属离子形成稳定的有色络合物,再经过色谱柱分离后进行检测。与分光光度法相比,该法可很好的将杂质干扰消除,并且通过色谱柱分离可同时进行多种重金属检测。施红林等[1]利用2-(2-喹啉偶氮)-5-二乙氨基酚(QADEAP)为HPLC柱前衍生试剂,同时检测烟草中6种重金属含量,检测限为5~1120μg/L,相对标差为1.6%~3.8%。

3 展望

由于世界范围内对重金属检测技术的不断进步,许多新的技术也已在开发,其中包括重金属免疫学检测法[9]、生物化学传感器[10]等技术,但目前此类技术在烟草领域还未得到研究和应用。随着我国对于烟草安全性的重视,这些快速、简便的检测技术也会逐渐应用在烟草痕量重金属检测中来。

近几年来,国内对烟草痕量重金属检测方法的研究已在很大程度上填补了此领域的空白,但由于起步较晚,目前仍未制订出统一的检测标准,检测数据之间缺乏可比性。因此,针对目前烟草重金属问题的严峻形势,建立一项灵敏、准确、快速检测烟草中痕量重金属的技术标准已成为我国烟草业亟需解决的重要技术问题。

摘要：本文从样品处理和检测方法两方面,分别阐述了目前烟草痕量重金属检测技术的概况,并从各种检测方法的技术性和经济性角度进行分析比较,为建立统一的检测标准提供一定的借鉴。

关键词：烟草,重金属,检测技术

参考文献

[1]施红林,杨光宇,李忠,等.中国烟草学报,2003,9(1):5～8.

[2]吴玉萍,李天飞,李琼珍,等.光谱实验室,2002,19(4):508～511.

[3]胡清源,李力,石杰,等.化学通报,2006(7):540～543.

[4]黄海涛,李忠,陈章玉,等.理化检验-化学分册,2004,40(5):251～254.

[5]石玮玮,淦五二,苏庆德.光谱学与光谱分析,2005,25(7):1135～1138.

[6]陈世忠.光谱学与光谱分析,2003,23(2):358～360.

[7]Shi　J,　Li　L,　Hu　Q　Y,　Chen　Z　G,　et al.Tobacco　Science　&　Technology,2006,12(12):29～37.

[8]吕辉雄,司学芝,樊静,等.分析测试学报,2004,23(1):97～99.

[9]Blake　D　A,　Blake　R　C,　Khosraviani M.　Analytical　Chemical　Acta,　1998(376):13～19.

痕量重金属 第2篇

纯棉纺织品中八种痕量重金属元素ICP-AES分析方法研究(Ⅰ)

以硝酸镁为助剂干法灰化、浓硝酸浸取残渣分解纯棉样品.ICP-AES全谱直读光谱仪为检测手段.优化选择ICP-AES工作参数,考查了样品灰化温度,助剂用量及基体元素的干扰行为.准确测定了棉纺织品中的As、Cd、Co、cr、Cu、Ni、Pb和Sb8种痕量重金属元素总量.杂质元素分析结果RSD%皆小于4.样品加标回收率在90%～98.2%之间.元素检出限在0.4～10.2μg・L-1之间.

作 者：王彦芬 张绪宏 傅惠敏 富玉 刘金霞 黄志荣 Wang Yanfen Zhang Xuhong Fu Huimin Fu Yu Liu Jinxian Huang Zhirong  作者单位：王彦芬,张绪宏,傅惠敏,富玉,黄志荣,Wang Yanfen,Zhang Xuhong,Fu Huimin,Fu Yu,Huang Zhirong(南开大学化学系,天津,300071)

刘金霞,Liu Jinxian(郑州大学化学系,河南,郑州,450001)

刊 名：南开大学学报（自然科学版）  ISTIC PKU英文刊名：ACTA SCIENTIARUM NATURALIUM UNIVERSITATIS NANKAIENSIS 年，卷(期)： 40(5) 分类号：O657.3 关键词：棉纺织品   重金属   ICP-AES  

痕量重金属 第3篇

煤中的痕量元素一般指含量低于100×10-6的元素, 如B、Be、Ge、Cd、Co、Cu、Mn、Pb、Ni、Ba、Sb、Hg、Cr、As、Se、V等。痕量重金属元素经过复杂的燃烧过程, 最终随着烟气、飞灰和炉渣排入环境, 有些易挥发的元素随着温度降低富集在亚微米颗粒表面并随之排入大气, 对生态环境造成污染。而且痕量重金属元素及其化合物大多毒性极大, 不易被微生物降解, 能在人体内沉积, 其中As、Cd、Cr、Hg、Pb、Se最受关注[1]。随着人们对环境质量要求的不断提高, 燃烧系统中潜在有毒重金属元素的最终去向引起了各国的重视[2], 一些发达国家已制定了相应的排放标准[3], 学者也对痕量重金属元素在煤中的赋存分布、燃烧过程中的排放与控制等方面开展了富有成效的研究。

2 赋存和结合形式

痕量重金属元素在煤中的赋存形式有很大的差异, 主要以有机物、无机物或同时以2种方式存在 (图1) 。无机物形式有硫化物及非硫化物, 包括碳酸盐、硅铝酸盐等, 如As、Cd、Cu、Pb、Ni等亲硫元素, 常以硫化物形式存在[4]。有些元素则具有较强的有机亲和性, 它们以金属有机化合物、螯合物、络合物或以共价键和分子吸附方式与煤中的有机基质结合。如B、Ba、Cu、Mn、Sr和Zn等元素能置换-COOH和-OH中的氢, 形成金属有机化合物[5]。

国内外对痕量重金属元素在煤中的赋存状态进行了广泛的研究, 郭欣[6]等采用化学连续浸提实验对3种煤中Hg、As、Se的赋存形态进行研究发现:Hg主要以硫化物和残渣态形式存在, As主要以硫化物形式存在, 而Se则赋存在硫化物、有机物及残渣态中。吕海亮[7]等发现烟煤中As和Cd主要赋存在黄铁矿中, Cr以硅铝酸盐形态为主, Pb则在硅铝酸盐、碳酸盐和硫化物中均有分布。总体而言, 煤中痕量元素的赋存分布如表1所示。

总之, 痕量重金属元素在煤中的赋存形式和含量分布与煤种有很大关系[8,9], 不同煤种由于煤化作用过程的不同, 其痕量元素的含量和亲和程度有显著变化。

3 燃烧和汽化过程中的行为

燃煤烟气中粒径为0.1～1μm颗粒[10]的脱除至今仍是燃烧后控制的巨大挑战, 而燃煤过程中飞灰颗粒的形成机理和痕量元素的排放特性研究是对重金属控制的基础理论工作。

3.1 飞灰颗粒形成机理

煤经过高温燃烧和汽化后, 生成的飞灰颗粒呈双峰分布[11], 包括:亚微米颗粒, 空气动力学直径为0.1～1μm, 主要由无机组分汽化、凝结、成核形成;残灰颗粒, 空气动力学直径大于1μm, 主要由煤内部和离散矿物熔融、凝聚和焦炭、矿物破碎形成。煤燃烧过程中飞灰颗粒形成的重要过程如下[12]。

(1) 燃烧高温下, 易挥发性痕量元素和无机矿物以原子态或化合物的形式汽化, 汽化行为与煤种、燃烧温度和烟气环境等因素密切相关, 还原性烟气气氛和高温环境下更有利于无机物质和元素的挥发[13,14]。

(2) 汽化产物在局部过饱和条件下发生均相成核, 并通过凝并和聚结形成亚微米颗粒。同时, 在烟气中已形成的飞灰颗粒与受热表面发生异相凝结。此过程主要受燃烧温度和停留时间的影响[15]。

(3) 焦炭燃烧过程中, 表面碳发生氧化, 其中的大部分矿物颗粒在高温下呈现熔融状态, 由于表面张力的作用, 附着在焦炭表面形成球状灰滴。随着焦炭燃尽, 灰滴发生凝聚形成粒径较大的残灰颗粒。而在燃烧中期阶段, 一些难熔的矿物组分会首先成核并形成细粒径的气溶胶基核, 再通过凝聚和凝结形成较大颗粒[16]。矿物颗粒的凝聚程度主要受燃烧模式、温度、煤种、构成形式和矿物本身性质等因素影响[17]。

(4) 由于大孔隙 (>0.05μm) 的存在, 燃烧过程中, 焦炭和矿物容易形成中空球体结构而发生破碎生成较大的飞灰颗粒, 破碎率越高生成的飞灰颗粒粒径越小。研究证明, 破碎程度不仅受煤种影响, 还与烟气环境、燃烧模式、温度等因素有关[15,18]。图2[19]展示了燃煤过程中飞灰颗粒的形成机理。

3.2 富集规律和排放分布

高温下汽化的重金属元素随后会在下游低温区发生成核或凝结, 汽化组分向固相或液相的转化是决定痕量元素最终形态分布的关键因素。痕量元素在燃烧系统中有以下排放途径:粗残渣 (燃烧器底灰;炉渣) 、飞灰颗粒和随烟气排放[20]。

对1台220MW燃煤电站排放物中不同痕量元素的分布特征进行了测试[21], 研究结果得出 (图3) :易挥发性元素如Hg和Se由于高蒸汽压仍然大部分以气相形式排放;As、Cr、Cd在燃烧温度下部分挥发, 随后凝结在飞灰颗粒表面;其他元素则主要分布在飞灰颗粒和底灰中。根据痕量元素排放分布可将其分为3 类:第1类为不挥发元素, 均匀分布在飞灰和炉渣中;第2类为可挥发元素, 大部分富集于飞灰颗粒中, 部分随飞灰散发到大气环境中, 如As、Be、Cd、Cu、Ge、Pb、Sb、Zn、Co、Cr等;第3类为易挥发元素, 主要分布在气相中, 如Hg、Se等[22,23]。

大量研究表明[24,25,26], 绝大多数痕量元素具有在微细颗粒中富集的倾向, 富集程度随飞灰粒径的减小而增大。同时, 富集程度还与元素挥发性、烟气气氛、燃烧工况、温度等因素有着密切关系。而飞灰对痕量重金属元素的富集作用主要有:物理、化学吸附作用;重金属在飞灰表面的凝结;飞灰与重金属发生化学反应生成稳定的化合物[27]。

4 排放控制技术

痕量重金属元素排放的控制机理主要有:减少煤中重金属元素的含量;抑制和减少富集重金属元素的亚微米颗粒的形成;控制尾部颗粒物的排放。相应地, 可分为燃烧前预处理、燃烧过程控制和燃烧后控制等3种方式, 见表2。

燃烧前预处理包括洗煤技术和浮选法, 主要通过一系列物理化学方法脱除原煤中的灰分、硫分和矿物质, 达到控制痕量元素的目的[28,29]。

燃烧过程控制主要是固体吸附剂注入与细粒子团聚促进技术。在燃烧过程中注入固体吸附剂可为气态物质冷凝提供表面积, 还可与痕量元素蒸汽发生化学反应, 从而控制其排放[30,31]。而通过喷入团聚剂可促进细微颗粒团聚长大成较大颗粒易于捕获[32,33]。

燃烧后控制主要有高效除尘、湿式烟气脱硫法和喷雾干燥法。这些方法可以有效捕获大部分痕量元素, 但对少数易挥发性痕量元素 (如Hg) 的捕获效果不大[34,35,36]。

5 结语

(1) 系统测试了典型煤种及其灰中痕量元素的赋存分布及富集状况, 全面探讨煤中伴生元素与有机组分和矿物质的联系及其与煤化程度的关系;寻求痕量元素在微细颗粒中的分布与煤中含量、赋存形态及其他组分的定量关系。

(2) 结合气溶胶动力学模型和化学反应动力学模型, 对痕量元素在燃烧过程中化学反应机理及其在烟气中的形态分布进行了预测, 探索其迁移转化规律。

(3) 对于痕量重金属的控制应兼顾对其他锅炉污染物 (SO2、NOx、颗粒物) 的综合控制, 加强基础研究, 开发出高效、低投入的多种污染物联合控制技术。

摘要：对煤燃烧过程中痕量重金属排放及控制的国内外研究现状进行了综述。论述了痕量重金属元素在煤中的赋存形式、飞灰颗粒的形成机理、痕量重金属富集规律及排放分布, 总结了排放控制技术现状, 对国内外燃煤痕量重金属排放控制的研究方向进行了展望。

痕量重金属 第4篇

近年来, 食品中重金属元素对人们身体的伤害逐渐被人们重视。为了维护人们的身体健康, 监管机构对食品中各个重金属元素的含量制定严格的指标, 因此食品中重金属元素痕量技术的精确性成为其指标实施的保障, 而重金属元素痕量分析技术中消解技术是其分析的关键技术。

痕量分析消解技术的概述

痕量分析是指对一克样品中包含的微克级、纳克级、皮克级元素的分析。痕量分析技术具有痕量元素在式样中的总浓度和利用探针技术测定痕量元素在式样中的分布状况的功能。其常用的分析方法有化学光谱法、中子活化分析法、质谱法、分光光度法、原子吸收光谱法与级普法等。

痕量分析消解技术主要包括溶解法、熔融法、烧结法、干灰化法、湿式消解、微波消解与压力罐消解等。其中溶解法主要运用于易溶解矿物质的消解;熔融法与烧结法都需以碱性溶液作为溶解剂, 碱性环境对食品式样、坩埚等具有侵蚀作用, 会造成一定的污染和样品成分的变化, 影响分析结果的精确性, 因此, 这些消解法不适用于食品中重金属痕量分析的消解;食品痕量分析优先选择干灰化法、湿式消解法和微波消解法等。

干灰化法的进展与应用

干灰化法的简述

干灰化法是利用高温除去样品中的有机质, 即对其进行灰化分解, 剩余的灰分用酸溶解, 作为样品待测溶液。食品中大多数金属元素适用于干灰化法, 但是食品中汞、铅、镉、锡等金属元素在高温条件下具有易挥发的特性, 会造成其金属元素的分析结果失真, 因此, 该消解法对食品中重金属元素的痕量分析具有一定的局限性。其消解法具有能处理较大样品量、步骤简易、便于操作、安全、彻底破坏有机物、溶解残留物的酸用量少 (样品溶液的酸度低) 等优点。因为干灰化法主要是利用高温的条件除去样品的有机物, 但是在高温的环境下部分元素会产生挥发现象, 造成气化损失;部分元素形成酸不溶性混合物, 从而造成滞留损失;整个消解过程耗时过长, 并容易造成环境污染。

干灰化法的进展

传统的电加热马弗炉改进为微波加热或红外加热的马弗炉, 很大程度上缩短了灰化的时间, 传统的灰化过程需要5个小时左右, 而微波马弗炉仅仅需要10分钟左右, 并且省略碳化过程, 直接灰化。其具有耗能少和速度快的优势。

干灰化法的应用

干灰化法常被用于高温调节下不易挥发的元素消解, 例如:食品中砷、镉、锗等重金属元素的消解。

在含有砷元素的食品样品灰化消解时, 即使温度低于400℃砷也会造成部分损失, 甚至在100℃的干燥血液试样中也会造成部分损失, 因此必须加入灰化助剂, 从而排除砷元素的损失。目前最为常用的灰化助剂氧化镁或硝酸镁或两者的混合物。高温条件下加入氧化镁灰化助剂将砷元素灰化分解, 并加入轻质氢化钙吸收剂, 形成不挥发、易溶解的焦砷酸盐。具体步骤:①每克试样用一克氧化镁灰化助剂和2~3 m L的氢氧化钙吸收剂;②为了便于检测加入纤维素粉使其混合物更为疏松;③有机砷化合物加入硝酸和溴酸钾处理加热, 温度控制在300℃以下;④坩埚先移入马弗炉, 后使炉子升温, 灰化之初温度应缓慢升高, 灰化的温度控制在500~600℃范围内。⑤灰分用1:1盐酸或稀硫酸浸取。因为灰化助剂会造成砷元素的损失, 为了保证元素分析结果的精确性, 一般采取灰化助剂和湿式样混合, 并取单独一份湿式样测其干重量。

湿式消解的进展与应用

湿式消解的简述

湿式消解法属于氧化分解法, 即用液体或液体与固体的混合物作为氧化剂, 在一定温度条件下分解样品中的有机质。湿式消解法分为单一的氧化性酸体系和和多元混合酸体系 (硝酸-高氯酸;硝酸-硫酸;硝酸-高氯酸-硫酸) 。大部分负标准电极电位的金属均可溶于非氧化性酸, 但是部分金属, Cd、Co、Pb和Ni与非氧化酸的化学反应十分缓慢, 为了加快这种氧化反应, 要不断提升反应温度。该消解法具有设备简单、易于操作、效率高, 以及能够多种样品同时处理、易于实现自动化的优点。该消解法的消解过程敞开, 从而导致部分元素挥发, 玻璃仪器内壁吸附一定的消解液, 从而降低元素分析结果的精确程度。因此, 在消解过程中尽可能减少试剂的使用, 并且采用高纯度的酸与样品进行反应等, 从而提升检测结果的精确度。

湿式消解法的进展

传统湿式消解法具有高耗能、强度大的缺点, 因此创建了全自动湿式消解仪。全自动湿式消解利用自动化和智能化软件技术实现全自动升温, 完成消解、赶酸、定容环节的自动。该仪器采用聚四氟乙烯的材料制成, 实现氢氟酸的应用, 但是由于其熔点较低, 从而导致其消解过程温度不能过高。

湿式消解法的应用

根据食品样品中所测定金属元素的特性以及设备的不同, 来选择不同的硝酸体系。例如:食品样品中汞元素的测定, 经过上述分析, 可知汞元素因为高温消解造成的挥发现象导致其测定不能使用干灰化法进行消解, 因此应采用湿式消解法在加热条件下对其进行消解, 利用冷凝回流管降低汞元素的挥发, 使之回收率达到95%, 该消解法的操作较为烦琐。

微波消解法的进展与应用

微波消解法的简述

微波消解法是利用微波加热封闭容器中的溶解液和式样, 从而实现各种样品在高温、高压的条件下发生湿式消解。该消解法与湿式消解相比较具有密闭空间、高温、高压等特点, 加深其消解的程度、速度和精确度, 同时其高压的环境也带来一定的安全隐患, 而且密闭空间会造成样品消解量较小。该消解法具有耗材节约的特点。密闭空间导致其消解过程中产生的酸雾停留在反应容器, 只有采用专业的炉腔才能避免腐蚀。在CEM大力推广后可以节约3/4损耗;高温、高压、密闭的条件缩短消解的时间、效率和损耗。

微波消解法的进展

现代化的微波消解系统与温压控制系统相结合, 并且加入智能软件, 从而实现其温压控制系统的智能化。在增加其智能化的同时也提升其安全性能。先进的微波消解系统实施一键智能整合, 即自动识别反应罐类型、数量和位置;自动检测温压控制系统的安装、运转和故障;自动根据样品的特性和数量自动检索应对方法数据库;根据数据分析自动匹配试剂;根据消解反应的数据分析自动调节其反应罐中的温度、压力和功率, 并将数据反应到显示屏上。

微波消解法的应用

微波消解法常用硝酸、硫酸、氢氟酸和过氧化氢等溶剂。从安全的角度考虑, 消解过程尽可能避免使用高氯酸溶剂消解。例如:食品样品中汞元素测定的消解, 选取食品中0.1~0.5g式样移入消解罐, 加入1~5 m L的硝酸和1~2 m L的过氧化氢, 根据不同样品的特性与分量设置最佳的温度和压力值, 完全消解后冷却, 加入10%的硝酸溶液, 定量、定容 (25 m L) 待测。该消解法较高的温度和压力已实现消解的目的, 从而避免高氯酸的使用;更易实现自动化分析。

微波消解法不仅仅运用于食品中重金属元素痕量的消解, 还在石油化工、冶金、生物医药和环境监测等领域广泛应用, 是目前我国较为先进、高效的消解技术。

结语

四氟化硅中痕量金属杂质的检测 第5篇

Si F4主要杂质为微量Fe、Al、Ni 、Cr、Cu 、Zn 、Ga和Pb等,这些杂质的含量直接影响产品的性能,因此,其主要杂质含量的检测尤为重要。随着行业日新月异的发展,电感耦合等离子体发射光谱法以检出限低、稳定性好、工作曲线范围宽、分析速度快等优点被广泛应用。但是仪器对于溶液的要求较高,不能是碱性,不能含有氟、硅元素。所以对实验所得的样品液要进行一系列的处理,利用ICP - AES可以直接或者经分离富集后测定分析常见元素,有色金属元素、稀有及稀散元素、贵金属元素等70多个元素,其含量范围为从10- 9到常量[3,4,5,6]。但是ICP - AES对非金属元素的检测灵敏度低,甚至对某些非金属元素无法检测。

1金属粒子及测定方法原理

1.1主要金属粒子

实验所用的四氟化硅样品所含金属粒子种类及主要技术指标如表1所示。

主要制备Si F4的方法: 研究团队多年致力于Si F4高纯气体的研究,在实验中不断优化实验装置,尽量减少杂质的引入, 从而制得高纯度的四氟化硅气体,实验室采取四氟化硅气体采用氟硅酸 - 硫酸分解法制取四氟化硅气体,反应方程式是:

该工艺与其他合成方法相比比较经济,适合大规模的生产方法。

1.2ICP-AES测定原理

用电感耦合等离子体发射光谱法,其以检出限低、稳定性好、工作曲线范围宽、分析速度快等优点被广泛应用。但是仪器对于溶液的要求较高,不能是碱性,不能含有氟、硅元素。 所有对实验所得的样品液要进行一系列的处理,利用ICP AES可以直接或者经分离富集后测定分析常见元素,有色金属元素、稀有及稀散元素、贵金属元素等70多个元素,其含量范围为从10- 9到常量。

2实验部分

2.1气体制备的简易装置及金属粒子取样

用氟硅酸生产高纯度四氟化硅及金属粒子取样的方法,包括以下步骤:

( 1) 连接好装置,并检查装置气密性;

( 2) 向装置内通惰性气体30 min,将氟硅酸与浓硫酸混合加热,产生气态混合物;

( 3) 将气态混合物引入加有浓硫酸的反应器,除去其中的水分;

( 4) 将干燥的气态混合物通入含有瓷石的浓硫酸中,除去其中CO2、含氧氟硅化合物;

( 5) 再将气态混合物通入浓硫酸中,进一步除去气体中水分、氟化氢等;

( 6) 将气态混合物再通入纯的浓硫酸中,进一步对混合气中的水分等加以出去,也可以减小四氟化硅气体的流速;

( 7) 经过以上处理的四氟化硅气体直接通入一定浓度的碱性溶液中,对其进行吸收。

2.2金属粒子待测溶液的配置步骤

取50 ~ 100 m L的样品放入聚四氟乙烯的烧杯中,在烧杯中加入同浓度,同体积的硝酸,从而使溶液变成中性或者酸性。加入10 m L氟化氢。待混合均匀后再加入10 m L HF。把装有溶液的聚四氟乙烯的烧杯放入电热板上蒸至尽干,注意温度控制,防止溶液溅出。大概蒸到10 m L左右,停止加热。完成以上步骤后往烧杯中加入10 m L硝酸和1 m L高氯酸。待烟雾冒尽后冷却。( 如果里面还有为溶解的胶体,则说明还有硅元素未完全除去,可以待冷却后再加入少许HF直到溶液完全溶解) 把溶液再蒸干一小段时间,直至固体全部溶解。然后在烧杯中加入3 m L盐酸清洗杯壁。或者在溶液中加入体积比为1∶1比例的10 m L的盐酸。加热溶解至烧杯中无固体为止。冷却后, 将溶液定容到50 m L。即可进行ICP - AES检测。

3样品检测

实验数据是取45 m L样品液进行检测的。主要的流程如图3。

实验数据: 将实验测定的元素含量转换为g/L汇总如下转换过程是把检测样中测定的元素含量转换成吸收每克Si F4时吸收的元素含量,见表2。

( ppm)

4实验结果及讨论

4.1吸收剂的酸碱性及浓度对实验的影响

经过实验条件的优化,碱性溶液作为吸收剂的效果目前是最好的。采用碱性溶液吸收剂吸收Si F4气体,浓度不能太低。 会影响吸收的气体质量。直到观察絮状物的状态,要在产生乳白色沉淀之前停止气体的通入。否则后面产生了沉淀即使加酸也不会溶解。由前面的分析,只要尽量减少装置和药品中的杂质,在产生硅胶的时候加入足够多的HF,一定可以配置成功。

4.2基体分离

经过多次试验对产生的絮状物用酸浸法调节溶液的p H。 去除溶液中的F和Si,在实验中向样品溶液中加硝酸,使得溶液变成中性或酸性,并溶解絮状物。实验中的蒸干过程使硅以四氟化硅气体的形式除去。加高氯酸使溶液里面的F以氢氟酸的形式全部除去。通过以上过程,从而配置成透明溶液,进行ICP - AES全元素分析。

5结论

样品液中的杂质含量:

( 1) 实验结果表明只有铝、铁、锌元素含量很高。但是整体上的含量还是高于标准值;

( 2) 由于制取四氟化硅的原料氟硅酸是有吸收含氟废气所制得,所以难免会带入一些杂质;

( 3) 进行了大量实验,难于配置成透明的溶液。分析其原因是里面有很多金属元素,在吸收Si F4气体的时候可能已经生成沉淀。所以即使把溶液变成酸性,沉淀也没有完全溶解。进行测量取的是上清液,所以对于实验可能会产生一定的影响。