2015年, 第35卷, 第3期　刊出日期：2015-03-01

  

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  基于X射线荧光光谱的大气重金属在线分析方法的评估及应用

  方哲,陈吉文,胡少成,王雷,王超刚

  冶金分析. 2015, 35(3): 1-6.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.140251

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  实验自行搭建了一套基于X射线荧光光谱(XRF)的大气重金属分析仪,建立了大气颗粒物中多种重金属同时在线分析的方法,并通过测定标准膜片评估了方法的准确性、灵敏度、重复性以及检出限等。通过与国家标准方法采用的电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)的实验结果对比,结果表明方法能够较为准确的测定大气颗粒物中多种重金属的含量,相对误差在15%以内。采用实验仪器在线测定了一段时期室内外大气颗粒物中重金属的含量,并结合发布的空气质量指数(AQI)进行了初步分析,结果表明重金属与细颗粒物(PM2.5)含量具有一定正相关性;通过在广东某大气超级监测站一个月内的监测数据,证明了仪器实际应用的可靠性。通过上述方法的开发、参数评估以及简单应用,结合多种数据的交叉分析,表明实验方法能够满足日常的重金属监测需要。
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  镀锡板镀层的辉光放电光谱法解析

  徐永林

  冶金分析. 2015, 35(3): 7-12.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.140079

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  利用辉光放电光谱法对镀锡板样品进行逐层剥离,根据样品由表至里的辉光放电积分图谱,分别设定公式积分计算镀锡板镀层厚度及质量、钝化层厚度及质量、基板成分、镀层中有害元素等。采用辉光放电光谱对镀锡板做深度-时间图,可知镀锡层的深度分辨率低于基板铁层。将方法应用于测定镀层质量、钝化层质量、基板成分(碳、硅、锰、磷、硫、镍、铬和铜)的测定,相对标准偏差分别不大于2.3%(n=10)、3.0%(n=10)、4.3%(n=5),分别将实验方法测定结果与X射线荧光光谱法(XRF)、光度法、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)进行比对,结果基本一致。采用实验方法对镀锡板镀层中的有害元素进行了测定,可实现镀锡板多个检测项目的同时测定。
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  钛基合金中氩的分析探讨及应用

  朱跃进,徐磊,吴杰,郭瑞鹏,代春丽,杨锐

  冶金分析. 2015, 35(3): 13-18.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.140222

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  应用脉冲熔融-质谱/热导法定量分析钛基合金样中氩含量,同时分析了氩释放和氩的宏观偏析。结果表明:不同的制备工艺控制,氩含量差异较大;氩含量的增高未影响氧、氮、氢含量的明显变化,可用于指导工艺;样品中氩在低温释放,以非化合态形式存在。采用飞行时间二次离子质谱仪观察了样品中氩的微观状态,利用力学仪器对比考察了含氩1 000 μg/g和1 μg/g以下样品在室温、650 ℃及800 ℃下的拉伸性能。结果表明:钛基粉末冶金材料中氩质量分数可以高达0.0X%,氩在试验样中宏观偏析不严重,100 μm×100 μm 区域的微观偏析严重。氩以非化合态单质存在于钛基合金内部,形成孔隙类缺陷,对该材料的力学性能产生不良影响。
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  电感耦合等离子体质谱法测定磷酸铁锂中杂质元素

  钟胜贤,卢现友,刘景麟,周志

  冶金分析. 2015, 35(3): 19-24.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.009498

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  用微波消解技术,以混合酸(盐酸-硝酸-硫酸-双氧水)消解磷酸铁锂样品,建立了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定磷酸铁锂中钠、镁、铝、钙、钛、铬、锰、钴、镍、铜、锌、铅等12种微量杂质元素的分析方法。确定了最佳实验条件如下:采用普通模式测定元素铅,氦碰撞模式测定钠、镁、铝、钛、铬、锰、钴、镍、铜、锌,氢气反应模式测定钙;碰撞气He气流速为5.6 mL/min,反应气H₂的流速为6.2 mL/min;钠、镁、铝、钙、钛采用钪为内标进行基体校正,铬、锰、钴、镍、铜、锌采用铱进行校正,铅采用铋进行校正。方法检出限在4.5～28.9 ng/L之间。采用实验方法对磷酸铁锂实际样品中各元素进行测定,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)在0.6%～1.9%之间,加标回收率为94%～107%。方法测得结果与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)进行对比分析,结果基本一致。
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  铜精矿与铜冶炼渣的物相鉴别

  宋义,谷松海,孙鑫,武素茹

  冶金分析. 2015, 35(3): 25-31.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.009399

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  按国别收集我国主要进口铜精矿及铜冶炼渣样品,采用X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)、矿相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)等多仪器联用的方法检测铜精矿、铜冶炼渣物相特点,判断两者是否存在显著的差异。结果表明,铜冶炼渣主要物相是硅酸铁,其颗粒表面有分布均匀、大小一致的气孔等外观特征。进口铜精矿的主要物相为硫化铁铜或氧化铜,颗粒表面平滑、不规则的分布一些形态各异的气孔。铜冶炼渣与铜精矿相比在物相及颗粒特征方面有明显的差异,可以作为鉴别依据。按比例在铜精矿中混入铜冶炼渣,制备含有不同含量梯度铜冶炼渣的混合样品11个,用上述4种检测手段进行鉴别,发现X射线荧光光谱仪无法确定样品中是否掺杂铜冶炼渣;电子显微镜、矿相显微镜、X射线衍射光谱仪可鉴别出铜精矿掺杂铜冶炼渣,检出限分别为1%、5%、10%。最终确定铜精矿与铜冶炼渣的物相鉴定方法为应用X射线荧光光谱仪初查,辅以X射线衍射仪、矿相显微镜及扫描电子显微镜找到铜冶炼渣的特征物相和颗粒。鉴别方法的确立达到了从源头堵住入境铜冶炼渣易名铜精矿和铜精矿掺杂铜冶炼渣闯关的目的,为海关监管和资源利用提供了技术支持。
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  浊点萃取-电感耦合等离子体质谱法测定地质样品中金

  余滔,邵坤,李可及

  冶金分析. 2015, 35(3): 32-36.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.009493

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  采用盐酸和硝酸溶解样品,加热蒸干硝酸后,控制萃取液中盐酸浓度为1.0 mol/L左右,以5-巯基-3-苯基-1,3,4-噻二唑-2(3H)硫酮钾盐(铋试剂Ⅱ)为络合剂,聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)为萃取剂,在沸水浴中对金进行浊点萃取,建立了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定地质样品中金的方法。浊点萃取的最佳条件为:在稀释后的样品溶液中加入0.5 mL铋试剂Ⅱ溶液、2.5 mL Triton X-100溶液后,将比色管置于100 ℃水浴锅中加热30 min,使用体积比为10%的稀王水溶解有机相并定容到5 mL。选择20 μg/L¹⁸⁵Re为内标可有效校正铋试剂Ⅱ的基体效应和仪器的信号漂移。浊点萃取方法的富集比为4.75,方法检出限为1.3 μg/L。采用方法对GBW07405黄红壤标准物质与GBW07300金矿石金成分分析标准物质、S1和S2实际岩石样品进行测定,结果与认定值或泡沫吸附-石墨炉原子吸收光谱法测定值一致,相对标准偏差(RSD,n=6)为1.2%～3.6%。
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  锌(Ⅱ)-2-(5-溴-2-吡啶偶氮)-5-二乙氨基酚-亚硝酸钠三元络合物在碳糊电极上的电化学行为及应用

  李梅,杜芳艳,丁宇

  冶金分析. 2015, 35(3): 37-41.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.009410

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  研究了锌(Ⅱ)-2-(5-溴-2-吡啶偶氮)-5-二乙氨基酚-亚硝酸钠[Zn(Ⅱ)-5-Br-PADAP-NaNO₂]三元络合物在碳糊电极(CPE)上的电化学行为,并建立了测定痕量锌的方波伏安法(SWV)。实验表明:在pH 5.4的六次甲基四胺-盐酸缓冲溶液中,当5-Br-PADAP浓度为3.0×10^-5 mol/L,NaNO₂浓度为5.0×10^-5 mol/L,振幅为0.025 V,频率60 Hz时, 于－0.40 V(vs.SCE)富集45 s后,以100 mV/s的扫速在-0.40～0.60 V 区间内用SWV进行扫描,Zn(Ⅱ)-5-Br-PADAP-NaNO₂络合物在0.292 V(vs.SCE)有一灵敏的吸附氧化峰。锌浓度在5.0×10^-9～5.0×10^-6 mol/L范围内与络合物的峰电流I_p呈现良好的线性关系,线性相关系数为0.998 9,检出限为1.7×10^-9 mol/L。方法用于环境水和管网水中痕量锌含量的测定,测得结果与双硫腙光度法测定值基本一致,相对标准偏差(RSD,n=6)为1.9%~2.5%,回收率在97%~105%之间。
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  峰值积分-火花源原子发射光谱法测定低合金钢中酸溶铝

  兰恩有,李声鋕,祁旭丞,丁彦风

  冶金分析. 2015, 35(3): 42-45.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.009367

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  应用分光光度法、电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钢中的酸溶铝不能满足炉前快速分析要求。通过正交实验确定冲洗时间5 s、预燃时间4 s、曝光时间16 s、氩气流量180 L/h的最佳分析条件;以Fe 2:281.329 nm为内标线,Al_sol 396.2 nm为分析线,实现了峰值积分-火花源原子发射光谱法对低合金钢中酸溶铝的分析。采用具有浓度梯度的标准样品绘制校准曲线,对曲线进行线性回归,并进行元素间的干扰校正,方法适用于低合金钢中质量分数为0.000 1%～0.50%的酸溶铝的测定。选择4个低合金钢标准样品进行精密度考察,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=10)在0.78%~4.9%范围内;采用方法对4个中低合金钢标准样品和1个自制标样09Cr2AlMoRE进行分析,结果同认定值或滴定法测定结果基本一致,且测量误差满足国标GB/T222-2006的要求。方法适用于炉前快速分析。
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  火焰原子吸收光谱法测定针状石油焦中钾铅镁锌铜锰

  文婧,孙洪章,卢静华

  冶金分析. 2015, 35(3): 46-50.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.009448

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  在电炉上将样品碳化至无烟后将铂坩埚置于高温炉内于750 ℃下灼烧约6 h进行灰化,采用四硼酸锂(Li₂B₄O₇)熔融、5%硝酸溶解,以5 mL 100 mg/mL镧溶液为释放剂,建立了火焰原子吸收光谱法(FAAS)测定针状石油焦样品中钾、铅、镁、锌、铜、锰的方法。实验表明,针状石油焦样品中其他元素不干扰待测元素的测定,待测元素间无相互干扰。在选定的最佳仪器条件下,钾、铅、镁、锌、铜、锰的检出限分别为0.008、0.030、0.001、0.005、0.008、0.007 μg/mL。采用实验方法对2批针状石油焦样品进行测定,结果与电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)基本一致,相对标准偏差(n=10)为0.63%~3.4%,加标回收率在98%~104%之间。
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  电感耦合等离子体原子发射光谱法测定TG6钛合金中镁钒铬铁钴铜锰钼钨

  高颂,庞晓辉,梁红玲

  冶金分析. 2015, 35(3): 51-55.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.140310

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  选择水-盐酸-氢氟酸-硝酸混合酸体系溶解样品,控制雾化气流速为0.65 L/min,建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定TG6钛合金中镁、钒、铬、铁、钴、铜、锰、钼和钨的方法。考察了钛基体和共存元素对待测元素的影响,确定各待测元素分析线为Mg 285.2 nm、V 310.2 nm、Cr 283.5 nm、Fe 259.9 nm、Co 238.8 nm、Cu 213.5 nm、Mn 257.6 nm、Mo 202.0 nm、W 207.9 nm。采用基体匹配法消除了基体影响。方法检出限为0.000 3～0.005 7 μg/mL。采用方法对实际样品分析,结果的相对标准偏差为0.26%～13.6%,加标回收率为93%～110%。按照TG6钛合金的名义成分Ti-5.8Al-4Sn-4Zr-0.5Ta-0.7Nb-0.4Si-0.06C配制模拟TG6钛合金样品,实验方法测得结果与理论值基本一致。
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  微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定五氧化二钒中痕量硼和铋

  成勇

  冶金分析. 2015, 35(3): 56-60.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.009334

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  采用高压密闭微波加热方式,以硝酸和盐酸混合酸(V_HNO3:V_HCL=1:2)消解样品,建立了微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定五氧化二钒中质量分数为0.003%～0.100%的硼和铋的分析方法。实验表明:钒基体对硼、铋不产生光谱重叠干扰,但是,高浓度钒的基体效应降低了硼、铋谱线的检测信号强度;钒基体的连续背景叠加导致了硼、铋谱线的背景基线信号强度增强;硼、铋的部分灵敏谱线受到铬、铁等共存杂质元素的谱线重叠干扰。方法采取钒基体匹配和同步背景校正相结合的措施消除了基体效应的影响,通过采用灵敏度高且未受共存组分影响的谱线作为分析谱线和选择合适的检测积分与背景校正区域,提高了痕量硼、铋的检测性能。硼和铋的测定下限分别为0.001 1%和0.002 3%(二者均为质量分数),背景等效浓度分别为0.000 4%和0.001 8%(二者均为质量分数)。样品分析结果的相对标准偏差(RSD,n=8)小于8.0%,加标回收率在93%～110%之间,实际样品测定结果与电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)一致。
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  惰气熔融-红外吸收法测定钛钼合金中氧

  王宽,梁清华,周恺,王辉,郑伟

  冶金分析. 2015, 35(3): 61-63.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.009460

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  对惰气熔融-红外吸收法测定钛钼合金中氧含量的分析方法进行了研究。确定了最佳分析条件为:称取0.06 g样品于0.85 g镍篮中,投入石墨坩埚中进行测定,控制分析功率为5.0 kW,分析时间为40 s。使用钛标样501-657建立校准曲线,得到回归方程为y=1.336 88 x。利用3倍空白标准偏差计算得到氧的检出限为0.000 22%。采用方法测定了2个钛钼合金样品中氧的含量,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=11)分别为2.0%和3.3%。方法加标回收率在95%~103%之间。
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  5-(5-碘-2-吡啶偶氮)-2,4-二氨基甲苯双波长叠加分光光度法同时测定钴和钯

  韩权,郝甜甜,霍燕燕,金柱,杨晓慧

  冶金分析. 2015, 35(3): 64-68.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.009452

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  以试剂5-(5-碘-2-吡啶偶氮)-2,4-二氨基甲苯( 5-I-PADAT )做显色剂,建立了双波长叠加分光光度法同时测定钴和钯的新方法。研究发现,在0.6～2.4 mol/L HClO₄介质中,钯(Ⅱ)与5-I-PADAT反应形成稳定络合物,而在此高酸度下,钴(Ⅱ)则完全不能显色;在pH 3.6~10的缓冲介质中,钴(Ⅱ)与5-I-PADAT反应形成稳定络合物,钴络合物形成后以强酸酸化,提高酸度至0.6~3.0 mol/L HClO₄,可转变为另一种具有较高吸收特性质子化型体。研究还发现,钴(Ⅱ)、钯(Ⅱ)与5-I-PADAT形成的络合物,均呈现两个吸收峰,且吸收峰位置十分接近,强峰分别位于580和583 nm,弱峰分别位于532和543 nm。基于钴(Ⅱ)、钯(Ⅱ)与5-I-PADAT显色酸度的差异以及吸光度的加合性特点,采用双波长叠加,建立了分光光度法同时测定钴和钯的新方法。钴、钯质量浓度分别在0～0.4 μg/mL和0～1.0 μg/mL范围内服从比尔定律,表观摩尔吸光系数分别为2.17×10⁵ L·mol^-1·cm^-1和1.10×10⁵ L·mol^-1·cm^-1,灵敏度较单波长分别提高1.75和1.53 倍。方法应用于催化剂和矿样中钴和钯的同时测定,测定值与推荐值相一致,相对标准偏差(RSD,n=6)分别为0.50%～2.3%(钴)和1.0%～1.4%(钯)。
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  溴-甲醇溶解-铬天青S分光光度法测定铝合金中氧化夹杂物

  王炜

  冶金分析. 2015, 35(3): 69-72.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.009468

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  采用溴-甲醇溶解铝合金中金属铝,通过过滤分离出来的残渣用氢氟酸、硝酸分解,硫酸冒烟去除硅、氟等,所得盐类用盐酸溶解后,在六次甲基四胺和抗坏血酸存在下,用铬天青S分光光度法测定试液中铝量,可换算出氧化夹杂物的含量。实验确定了铬天青S与铝生成络合物的最大吸收波长为545 nm, 20 g/L抗坏血酸溶液的用量为5 mL, 300 g/L pH 8.8六次甲基四胺缓冲溶液的用量为5 mL。采用实验方法测定铝合金样品中以铝质量分数表示的氧化夹杂物结果与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)基本一致,相对标准偏差(RSD,n=10)小于2.0 %,加标回收率在95%~102%范围。
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  硝酸钠-碘化钾-十八烷基三甲基氯化铵体系浮选分离铅

  钟育均,温欣荣,涂常青,宋杏珍

  冶金分析. 2015, 35(3): 73-76.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.009453

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  研究了硝酸钠-碘化钾-十八烷基三甲基氯化铵体系浮选分离铅(Ⅱ)的行为及其与常见离子分离的条件。结果表明,在0.5 g 硝酸钠存在下,当0.1 mol/L碘化钾溶液和0.03 mol/L十八烷基三甲基氯化铵(OTMAC)溶液的用量均为2.00 mL 时,体系中的Pb²⁺以(OTMAC)₂(PbI₄)沉淀形式被浮选至盐水相上形成浮选固相而被定量浮选,而Co²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺、Al³⁺和Fe²⁺仍然留在盐水相,实现了Pb²⁺与这些离子的定量分离。实验方法对合成水样中微量Pb²⁺的定量浮选率为99.6%～102.3%。
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  丙醇-硫氰化钾-氯化钠-水体系析相萃取分离铂

  李玉玲,司学芝, 马冬冬,马万山

  冶金分析. 2015, 35(3): 77-81.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.009477

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  研究了铂在丙醇-硫氰化钾-氯化钠-水体系中的析相萃取行为及与一些金属离子分离的条件。结果表明,丙醇的水溶液在氯化钠的作用下可分成醇/水两相,在分相过程中,Pt(Ⅳ)与硫氰化钾生成的[Pt(SCN)₆]^2-可与质子化的丙醇 [PrOH₂]⁺形成离子缔合物[Pt(SCN)₆]^2-·2[PrOH₂]⁺而被丙醇相完全萃取。当溶液中丙醇、硫氰化钾和氯化钠分别为30%(V/V)、6.0×10^2- mol/L和0.16 g/mL时,Pt(Ⅳ)的萃取率达到98.2%以上,而试液中的Mo(Ⅵ)、Ce(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)、V(Ⅴ)、Cr(Ⅲ)、Ag(Ⅰ)、Mn(Ⅱ)、Mg(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Ga(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)和Al(Ⅲ)几乎不被萃取,从而实现了Pt(Ⅳ)与这些金属离子的分离。方法应用于Ni-Pt/Al₂O₃催化剂中铂的分离萃取和测定,测得结果与参考值基本一致,相对标准偏差(RSD,n=5)为2.3%。