[发明专利]一种测定高纯铝中硅元素的分析方法

摘要

本发明属于高纯金属痕量元素分析技术，涉及一种测定高纯铝中硅的分析方法。本发明采用加入5mL～15mL氢氧化钠(100g/L),电热板控制在120V‑150V左右，加热约40min～70min，取下，冷却至室温，加入5mL～10mL盐酸，2mL～5mL硝酸，置于电热板上再次加热，溶解盐类。本发明以氢氧化钠、盐酸、硝酸、氢氟酸对试样进行溶解，以便获得澄清的试样溶液；通过进行干扰实验，确定了最佳分析谱线，提高了测量的准确度；方法测定范围宽，测量下线为0.001％，测量上限为0.02％；采用同步处理试样及配制校准溶液测量硅元素，分析误差最小，方法重复性好；回收率、精密度较好；通过标准样品的分析、方法复验等分析结果比对表明所制定的分析方法准确度好，方法稳定，完全符合痕量元素分析的要求。

主权项

1.一种测定高纯铝中硅元素的分析方法，其特征在于：采用电感耦合等离子体发射光谱仪，仪器的工作条件及分析线如下：高频频率：40.68MHz；入射功率：0.95～1.5kW；反射功率：＜10W；入射狭缝：20μm；出射狭缝：15μm；氩气流量：冷却气流量：13～20L/min；护套气流量：0.2～0.5L/min；积分方式：一点式，最大值；分析线：251.61nm,252.41nm,288.15nm；(1)、在测定过程中所使用的试剂如下：(1.1)、盐酸，ρ1.19g/mL；高纯或亚沸蒸馏试剂；(1.2)、硝酸，ρ1.42g/mL；高纯或亚沸蒸馏试剂；(1.3)、盐酸(1+1)；(1.4)、氢氧化钠溶液，100g/L；(1.5)、氢氧化钠溶液，400g/L；(1.6)、硅标准溶液：1.00mg/mL；称取12.12g硅酸钠(Na2SiO3·9H2O)置于500mL烧杯中，加入300mL水、40mL氢氧化钠溶液(1.5)，加热煮沸数分钟。冷却至室温，过滤于1000mL塑料容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀；移取50.00mL三份上述溶液，用重量法平行进行标定以确定其准确浓度；(1.7)、硅标准溶液：0.01mg/mL；移取10.00mL硅标准溶液(1.6)1000mL塑料容量瓶中，加入盐酸(1.1)25mL，用水稀释至刻度，摇匀；(1.8)、硅标准溶液：0.005mg/mL；移取50.00mL硅标准溶液(1.7)100mL塑料容量瓶中，加入盐酸(1.1)10mL，用水稀释至刻度，摇匀；(1.9)、硅标准溶液：0.002mg/mL；移取20.00mL硅标准溶液(1.8)50mL塑料容量瓶中，加入盐酸(1.1)5mL，用水稀释至刻度，摇匀；(1.10)、铝底液A：20.0mg/mL；称取5.000g纯铝，纯度＞99.998％，置于400mL聚四氟乙烯烧杯中，加入250mL氢氧化钠溶液(1.4)，电热板控制在130V左右，加热约60min，取下，冷却至室温，加入120mL盐酸，70mL硝酸，于电热板上加热，溶解盐类，取下，冷却至室温移入250mL塑料容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀称；(1.11)、铝底液B：20.0mg/mL；称取5.000g纯铝，纯度＞99.998％，置于400mL聚四氟乙烯烧杯中，加入50mL水,50mL盐酸(1.1)，电热板控制在130V左右，低温加热至纯铝溶解，取下，冷却至室温，吹水，于电热板上加热，溶解盐类，取下，冷却至室温移入250mL塑料容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀；(2)、取样和制样；分析用的试样按照HB/Z 205的要求进行取样和制样；(3)、元素分析谱线选择：配制系列单一溶液，10mL盐酸(1.1)和5mL硝酸(1.2)、1.00mL硅标准溶液(1.8)、3.00mL硅标准溶液(1.8)、7.50mL硅标准溶液(1.7)、10.00mL硅标准溶液(1.7)、25.00mL铝标准溶液(1.9)、25.00mL铝标准溶液(1.9)和1.00mL硅标准溶液(1.8)、25.00mL铝标准溶液(1.9)和10.00mL硅标准溶液(1.7))分别置于50mL容量瓶中，在原子发射光谱仪的谱线库中找出干扰相对小、谱线强度相对高的6‑7条镓分析谱线，将系列单一溶液在谱线上进行谱图扫描、叠加，从中选取1条谱线强度高、铝基体元素和共存元素干扰最小的分析线作为分线谱线；(4)、高纯铝溶解试验选取4个标准物质样品，第一个标准物质样品中硅元素含量的质量百分比为0.0012％，第二个标准物质样品中硅元素含量的质量百分比为0.0585％，第三个标准物质样品中硅元素含量的质量百分比为0.0152％，第四个标准物质样品中硅元素含量的质量百分比为0.0011％；(4.1)酸溶(4.1.1)盐酸硝酸溶样称取第一、三和四标准物质样品0.5000g各1份，分别置于3个100mL聚四氟乙烯烧杯中，每个烧杯中加入20mL盐酸(1.3)，电炉调压器控制在130V至150V之间，加热溶解纯铝试样，溶解完全后向试样溶液中加入3mL HNO3(1.2)，加热5‑20分钟，取下，稍冷，吹水加热溶解盐类，定容于50mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀；(4.1.2)盐酸用量试验称取称取第一、二和三标准物质样品0.5000g各1份，分别置于3个100mL聚四氟乙烯烧杯中，每个烧杯中加入10mL、15mL、20mL及30mL盐酸(1.3)，电炉调压器控制在130V至150V之间，加热溶解纯铝试样，溶解完全后向试样溶液中加入3mL HNO3(1.2)，加热5‑20分钟，取下，稍冷，吹水加热溶解盐类，定容于50mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀；(4.1.3)氢氟酸络合硅试验称取第三标准物质样品0.5000g三份，置于3个100mL聚四氟乙烯烧杯中，分别按照以下三种情况处理标准物质，(1)20mL盐酸(1.3)，3.0mL硝酸(1.2)；(2)20mL盐酸(1.3),10滴氢氟酸水浴控温低于70℃，溶解完全后加3.0mL硝酸(1.2)；(3)20mL盐酸(1.3),3.0mL硝酸(1.2)，溶解完全后加10滴氢氟酸水浴控温低于70℃,定容于50mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀；(4.2)碱溶称取第一、二、三和四标准物质样品0.2000g各1份，分别置于4个100mL聚四氟乙烯烧杯中，每个烧杯中加入10mL氢氧化钠(1.4)，电热板控制在130V±20V，加热40‑100min，取下，冷却至室温，加入7mL盐酸，3mL硝酸，置于电热板上再次加热，溶解盐类，取下，冷却至室温移入50mL塑料容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀；(5)、基体干扰、标准加入法法及工作曲线线性试验a.制备试剂空白工作曲线：随同“制备试样溶液”制备试剂空白溶液七份移入七个50mL容量瓶，分别在第一个至第七个容量瓶中准确加入0.00mL、1.00mL、3.00mL及5.00mL硅标准溶液(1.9)、4.00mL、6.00mL及8.00mL硅标准溶液(1.8)，用水稀释至刻度，摇匀；b.制备含铝基体工作曲线：另外取七个50mL容量瓶中，分别在第一个至第七个容量瓶中加入10.0mL铝基体溶液(1.10)，再在第一个至第七个容量瓶中分别准确加入0.00mL、1.00mL、3.00mL及5.00mL硅标准溶液(1.9)、4.00mL、6.00mL及8.00mL硅标准溶液(1.8)，用水稀释至刻度，摇匀；c.标准加入法工作曲线c.1标准加入法试剂空白工作曲线随同“制备试样溶液”制备试剂空白溶液四份移入四个50mL容量瓶，分别在第一个至第四个容量瓶中准确加入0.00mL、0.50mL、1.00mL及2.00mL硅标准溶液(1.9)，用水稀释至刻度，摇匀；c.2标准加入法试样工作曲线随同“制备试样溶液”再制备三份相同的试样溶液移入三个50mL容量瓶，分别在第一个至第三个容量瓶中准确加入1.00mL、2.00mL及4.00mL硅标准溶液(1.9)，用水稀释至刻度，摇匀；也可按照试样大致含量范围以1.00倍，2.00倍及4.00倍成比例加入硅标准溶液(1.9)或(1.8)配制工作曲线；(6)、分析步骤如下：(6.1)、试料：称取0.20g试样，精确到0.0001g；(6.2)、制备试样溶液：将分析步骤(6.1)的试料置于100mL聚四氟乙烯烧杯中，加入5mL～15mL氢氧化钠(1.4),电热板控制在120V‑150V左右，加热约40min～70min，取下，冷却至室温，加入5mL～10mL盐酸(1.1)，2mL～5mL硝酸(1.2)，置于电热板上再次加热，溶解盐类，取下，冷却至室温移入50mL塑料容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀；(6.3)、制备校准溶液；采用如下方式之一，采用(5)b制备含铝基体工作曲线中的点作为低标溶液和高标溶液；以不加硅标准溶液的一点为低标溶液，其他各点可根据试样含量范围作为高标溶液；要求高标溶液点必须覆盖试样中硅元素分析范围；采用(5)c制备标准加入法工作曲线，其中含试剂空白工作曲线及试样工作曲线，要求试样工作曲线最高点必须覆盖试样中硅元素分析范围；(6.4)、测量试样溶液中硅的浓度；按电感耦合等离子体原子发射光谱仪选定的工作条件及分析谱线，依次采用低标溶液和高标溶液或加入法工作曲线中试剂空白工作曲线及试样工作曲线对仪器进行标准化，然后，测量试样溶液中硅的浓度，得到硅的百分含量。