空气-乙炔火焰原子吸收光谱法快速测定纯镍中镁、锰、铁

Quick determine of Magnesium、Manganese and Iron In pure nickel
By Air-acetylene flame Atomic absorption spectroscopy

Xue Guangrong1 Xia minyong2
（1:Shanghai Institute of Space Power Source, China Aerospace Science and Technology Corporation, Shanghai 200233, China；
2:Shanghai ANPEL science Instrument Company of Analyze the test center, Shanghai 200233, China）
Abstract：Chiefly simple the stating of this paper uses air-acetylene flame atomic absorption spectrometry to go on the Quick determine that pure nickel in the Magnesium、Manganese and Iron. The deviation RSD＜1.0% comparing to standard value. The standard adding recovery is in the range of 97.0%~100.0%. The use of the method fully suited to the control of Magnesium、Manganese and Iron. the practice shows that the method is fully suited to measure the content of Magnesium、Manganese and Iron. In pure nickel.
Key words：Air-acetylene flame；atomic absorption spectrometry；pure nickel；Magnesium；Manganese；Iron；
Determination of analysis

1 引言
在航天空间电源系统镉镍电池的研制过程中，纯镍中的材料质量及含有元素成份显得十分重要。对含有较多共同被测离子纯镍中镁、锰、铁含量的测定，通常分别用偶氮氯膦Ι光度法、高碘酸钾光度法、硫氰酸盐光度法[1]。由于这些方法测定灵敏度低，重现性差，操作也极其繁杂，分析要求严格，稍有不慎即会带来分析误差。而作者运用空气-乙炔火焰原子吸收光谱法快速测定纯镍中镁、锰、铁含量。该方法具有灵敏度高、方法步骤简单、操作容易、干扰少等特点。测定样品的相对标准偏差均小于1.0％，标准加入回收率均为97.0%～100.0%。适用于含有较多共同被测离子纯镍中的镁、锰、铁的控制分析和样品系统分析。完全达到了实验室分析质量的控制要求。

2 实验部分
2.1 仪器及工作参数
原子吸收光谱仪M-5型[美国热电（Thermo Electron Corporation）集团制造]；镁、锰、铁空心阴极灯[美国热电（Thermo Electron Corporation）集团制造]。空气(AIR)气体；乙炔C2H2）气体。
原子吸收光谱仪器的工作参数，表1所示。
表1 火焰原子吸收光谱仪的工作参数

2.2 试剂溶液配制
实验中采用如下试剂；镁、锰、铁标准溶液：按常规方法配制镁、锰、铁标准溶液1000mg﹒mL-1 (1%HNO3介质，置于聚四氟乙烯塑料瓶中，使用时稀释)；2mol﹒L-1硝酸（进口原子吸收/ICP专用硝酸）；30g﹒L-1氧化镧（分析纯）；30g﹒L-1偏钒酸铵（分析纯）；20g/L纯镍溶液：称取20g高纯镍，置于250mL烧杯中，加盖，加入适量的6mol／L硝酸50mL，微热溶解，等大部分溶解后，再进一步煮沸，如有必要可再加些水或硝酸，使溶液体积保持不变；实验用水为纯水，电阻率在80×105Ω／㎝以上（有上海安谱科学仪器有限公司提供的实验室纯水装置）。
2.3 试样制备
2.3.1 准确称取试样0.2～0.4g（纯镍），置于100mL高型烧杯中，用6mol﹒L-1硝酸10mL加热溶解，待试样完全溶解后，加入30g﹒L-1氧化镧5mL、30g﹒L-1偏钒酸铵5mL、20g/L纯镍溶液5mL和2mol﹒L-1硝酸2mL，移入100mL容量瓶中，用纯水稀释至刻度，摇匀。如被测浓度高于测定范围上限，需要将试样溶液进一步稀释。并根据情况适当加入一定体积的氧化镧溶液、偏钒酸铵溶液、纯镍溶液和2mol﹒L-1硝酸稀释液。
2.3.2 为提高精度与准确度，在制作样品溶液中，要带两份空白，空白测定值应平行数据相同，如数据值过高，就应追查其原因[2]。
2.4 标准工作曲线制备
分别准确移取镁、锰、铁标准溶液(1000mg﹒mL-1)置于一系列100mL容量瓶中，加入30g﹒L-1氧化镧5mL、30g﹒L-1偏钒酸铵5mL、20g/L纯镍溶液5mL和2mol﹒L-1硝酸2mL，并用纯水稀释至刻度，混匀。在符合原子吸收光谱仪器工作参数及测定条件下分别对镁、锰、铁吸收值进行测定，利用标准溶液浓度X与Y吸收值数据进行线性回归。表2所示。
表2 线性范围、线性回归方程及相关系数

3 结果与讨论
3.1 选择共振线
满意的线性分析曲线，镁在空气-乙炔火焰原子吸收285.2nm共振线的特征浓度是0.007mg/mL•1%，检测限为0.0001mg/mL。虽然它的灵敏度只有202.2nm灵敏度的一半，但分析曲线有更好的线性。锰在空气-乙炔火焰原子吸收279.5nm共振线的特征浓度是0.03mg/mL•1%，检测限为0.001mg/mL。在测定中没有更多的电离干扰与化学干扰。测定铁，在248.3nm谱线的特征浓度为0.12mg/mL•1%，在光谱通带宽度为0.2nm时，检出限约为0.05mg/mL。完全满足本分析测试的要求[3]。

3.2 选择灯电流
实验中发现，灯电流的大小对光源辐射强度、共振线的轮廓、空心阴极灯的寿命都有很大的影响。电流过低虽然灵敏度有所提高，但信噪比稳定性较差。电流过高虽然可提高测定的稳定性，但灵敏度较低，因此必须选择合适的灯电流，不但要考虑到灵敏度，又要保证测定的稳定性[4]，为此，选择最佳灯电流测定范围（镁、锰、铁5mg﹒mL-1标准溶液所测定的数值），镁在5mA、锰在7mA 、铁7mA。表3所示。
表3 灯电流与吸收值之比

3.3 选择燃烧器高度
在进一步研究与应用镉镍电池纯镍材料中镁、锰、铁分析时发现，在测定样品时燃烧器的高度不同，干扰的情况也不同。为此必须选择合适的燃烧器高度。这样在测定中基本能减少甚至完全消除各种干扰因素[5] [6]。燃烧器的高度会直接影响测定的灵敏度，影响仪器稳定性和影响测定样品。在选定的最佳燃烧状态下，调节燃烧器高度，吸喷标准溶液。在空气-乙炔火焰中若测量燃烧器高度选择在镁8mm、锰7mm、铁9mm时，则完全能克服镍、铬、等元素对镁、锰、铁的干扰。（镁、锰、铁5mg﹒mL-1标准溶液所测定的数值），表4所示。
表4 燃烧器高度与吸收值之比

3.4 硝酸介质的影响
使用何种的硝酸介质作为消化样品酸度，显得非常很重要，在本实验过程中，一般常用的硝酸，其含量中带有金属元素的杂质浓度较高，这样会影响与造成本样品预处理的过程中带来误差值，以及其它金属离子的存在也影响着测定值。而作者用上海安谱科学仪器有限公司提供的进口原子吸收/ICP专用硝酸，其特点是溶液中所有的金属离子杂质少，它不但减少了本实验过程中的干扰离子的影响，也使得在样品预处理及分析与测定的过程中，有明显减少误差值的存在，这样能够确保得到正确的测定值。

3.5 共存离子干扰现象的影响
试验表明：共存离子允许量为：Pb2+、Sn2+、Cd2+、Na+、Al3+、Zn2+(250mg/L) ；而Hg2+、Ti2+、Mo2+、、Ca2+、B3+ (200mg/L)，以上共存离子不影响纯镍中镁、锰、铁含量的快速测定。硅能使结果偏低2%，但加适量的偏钒酸铵均能消除上述的干扰。而且这种添加剂对测定镁、锰、铁的灵敏度没有影响，可以获得可靠的分析结果[7][8]。

3.6 测定结果与回收率试验
实验室结果表明；用空气-乙炔火焰原子吸收光谱法快速测定纯镍中镁、锰、铁含量时，各测定值的相对标准偏差（n=10）均小于1.0%。标准加入回收率均在97.0%~100.0%范围内。表5所示。
表5 镁、锰、铁的测定结果

4 结 论

综上所述，用空气-乙炔火焰原子吸收光谱法快速测定镍镉电池纯镍中镁、锰、铁含量，其精密度度与准确度均能满足镍镉电池研制工作的技术要求。同时原子吸收光谱法大大的简化了分析工序，并消除了在测定过程中对样品带来的干扰。具有灵敏度高，重现性好，易掌握等优点。完全达到了实验室仪器分析质量与质量控制要求。本法适用于生产控制分析。

参考文献

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[2] Jamesw.Robinson . Undergraduate instrumental Analysis[M] . New York: Marcel Decker Company,1982,209～231
[3] B.威尔茨.原子吸收光谱[M] . 北京: 北京地质出版社,1985,188-286
[4] 冯秀文 杨玉琴 .用于原子吸收光谱仪器的高灵敏度燃烧器[J] .光谱学与光谱分析,1998,（6）731-733
[5] Pearl C . Quantitative chemical Analysis[M] .New York: Scientific publishing Company,1969,230-245
[6] Cramer J M. Atomic absorption spectrometry[M] . New York: scientific publishing Company,1982,213～224
[7] kellner R. merest J. Chemical analysis[M] . New York: VCH publishing Company ,1995,234～278
[8] 李述信.原子吸收光谱分析中的干扰及消除方法[M] .北京: 北京地质出版社,1987,1～30