电感耦合等离子发射光谱法测定锂制品中的Cu、Pb、Zn、Ni、Ca、Mg、Mn、Cd
关键词：锂制品；等离子发射光谱；美析集团 www.macylab.com
金属锂在现代工业和科学技术中具有非常重要的作用，广泛应用于电池、电子、化工、医药、玻璃、橡胶、陶瓷、核工业、航空航天、金属冶炼、机械制造等领域一些杂质的存在会对锂制品的性能产生很大的影响，因此检测出杂质的含量对科研和生产有积极的意义.目前主要的分析手段是离子色谱法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法和分光光度法.近年来，ICP-AES 法应用于金属锂及锂盐中杂质元素的测定已有报道.本实验采用电感耦合等离子发射光谱法测定了锂制品中的 Cu、Pb、Zn、Ni、Ca、Mg、Mn 和Cd ，具有操作简便快捷、精密度和准确度高的优点.
一、实验部分
1.1仪器与试剂
主要参数如下：
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分辨率：0.006 nm（160～450nm，4320刻线/mm光栅）； |
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RF发生器：固体电路，40.68 MHz晶体控制； |
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高盐雾化器； |
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冷却气流量 12 L/min； |
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载气流量0.4 L/min， |
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辅助气流 0.2 L/min， |
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进样速率 2.5 mL/min. |
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氩气[w（Ar）≥99.99 %]. |
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实验用水为超纯水（18.25 MΩ·cm）； |
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硝酸（ρ：1.42 g/ mL，经亚沸蒸馏提纯）； |
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硝酸（1+1）（经亚沸蒸馏提纯） |
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铜、锌、锰、镉、镍、铅、钙、镁标准贮存溶液：此溶液1 mL含各被测元素25.00 μg/mL. 高纯碳酸锂（Cu、Pb、Zn、Ni、Ca、Mg、Mn、Cd 均小于0.0001 %）. |
标准系列溶液配制:分别称取6份高纯碳酸锂2.6615g于200mL烧杯中，缓慢加入20mL硝酸(1+1），于低温处溶至清亮，冷却.移入6个100 mL 溶量瓶中，并分别移取0.00mL，0.50 mL，1.00mL, 2.00mL，5.00mL，10.00mL混合标准贮存溶液于容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀.各标准含量见表1.
1.2分析步骤
（1）按表2称取试样于200 mL烧杯中，缓慢加入10 mL硝酸（1+1），于低温处溶至清亮，冷却.移入50 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀
（2）空白实验.称取高纯碳酸锂1.3308g于200mL烧杯中，缓慢加入10mL硝酸（1+1），于低温处溶至清亮,冷却移入50 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀.
（3）将分析试液、空白试液与标准系列溶液同时进行氩等离子体光谱测定.
二、结果与讨论
2.1基体浓度实验
ICP 光谱分析中主要存在的干扰之一为基体效应，而基体浓度的影响又是产生基体效应的重要原因.当基体浓度加大时,使雾化率降低，分析元素测定的信号强度也随之降低.实验用无基体标准做工作曲线,测定不同基体浓度下各杂质浓度为2μg/mL试样，通过回收率来考察基体效应,结果见表3.
实验结果表明：锂浓度在2.5~6mg/mL时基本没有基体效应，而随着基体浓度的增大基体效应就越明显，实验选择了锂浓度为5mg/mL.
2.2样品分解实验
实验按表2称样,考察不同的硝酸（1+1）用量对样品分解的影响，结果见表4.
实验结果表明：选择硝酸（1+1）用量为5.0mL、7.5mL碳酸锂样品及一水合氢氧化锂样品分解不清亮，硝酸（1+1）用量为10.0mL、15.0mL所有样品都分解清亮，考虑酸度越大对仪器腐蚀越大，选择硝酸（1+1）用量10.0mL.
2.3分析谱线的选择和谱线线性
由于锂基体谱线较为简单,干扰少.实验基本选择了各元素的最灵敏线，各线波长见表5.
标准系列溶液线性R2均大于0.9995，能满足分析要求部分元素高中低谱线轮廓图和工作曲线见图1和图2.
实验结果表明：本法的加标回收率在92%~110%，能满足分析要求.
2.4功率的选择
实验考察功率对测定的影响，在功率为900W、950W、1000W、1050W和1100W时对标准和样品进行测定，各谱线的发射强度随着功率的提高而增大，但对分析结果无影响.实验选择功率为1000W.
2.5积分方式、积分时间的选择
由于被测元素含量较低，实验采用的是最大值积分方式，积分时间1s，这样可以提高测定灵敏度.
2.6检测限
11次平行测定，计算其标准偏差（δ），按IUPAC规定
（LOD=3δ）：Mn、Cd、Ni、Zn为0.5μg/g，Ca、Cu、Mg为1μg/g，Pb为2μg/g.
2.7回收率
为了考察方法的准确性，实验采用加标测定回收率的方式.在工业级氯化锂按表6加入各杂质标准溶液，测定其回收率，结果见表6.
在选定的条件下，用含高纯基体的空白样进行实验结果表明：样品测定共11次，其RSD均小于5 %，能满足分析要求.
2.8方法精密度
由于实际样品各杂质元素含量较低，为了考察方法在测定不同含量时的精密度，试验用高纯碳酸锂配置了2个模拟样A和B（各杂质含量为0.0015 %和0.01%），对氯化锂和碳酸锂实际样品和模拟样进行了11次平行测定，结果见表7.
三、结论
通过以上实验数据可以得出结论如下：
(1) 确定本法的最佳条件：选择锂浓度5mg/mL，硝酸（1+1）用量10mL，选择仪器功率为1000 W，采用最大值积分方式、积分时间为1s.选择波长:
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Zn:213.856nm |
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Ca:396.847nm |
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Cd:228.802nm |
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Cu:324.754nm |
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Mg:280.270nm |
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Mn:259.373nm |
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Ni:231.604nm |
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Pb:220.353nm |
（2）本法加标回收率为92%～110%,相对标准偏差小于5%.完全能满足分析要求.
（3）采用电感耦合等离子发射光谱法测定锂制品中的Cu、Pb、Zn、Ni、Ca、Mg、Mn、Cd， 方法准确可靠,操作简单,精密度和准确度都能满足分析要求.本法具有实验室检测可操作性. 测定范围Mn、Cd、Ni、Zn为0.00005%~0.0080 %，Ca、Cu、Mg为0.0001%~0.0080%，Pb 为0.0002%~0.0080%.
四、文献出处及鸣谢
本文主要内容部分出自：电感耦合等离子发射光谱法测定锂制品中的Cu、Pb、Zn、Ni、Ca、Mg、Mn、Cd 叶春生， 刘鸿，潘建忠，黎英 , 文章编号：1674-9669（2014）02-0111-04 , DOI：10.13264/j.cnki.ysjskx.2014.02.020
感谢以上科研工作者的成果分享与交流！
