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实验室样品预处理方法大全

普通碳钢及中低合金钢的样品溶解体系基本采用如下四种体系

(1)硝酸(1+3)

(2)稀王水(硝酸+盐酸+水=50+150+200)

(3)硫酸(1+19)

(4)盐酸(1+1)滴加过氧化氢

 

其中试验显示:王水加过氧化氢对于Cr、Al测定更有利,而采用硫酸溶样对Cr、Al测定的数据偏低。因此建议采用如下方法:

 

准确称取样品0.1-0.5克加入王水或者(1+1)稀王水20-50毫升,缓慢加热到样品基本溶解,滴加三到五滴过氧化氢,加热赶净气泡后冷却定容到100毫升容量瓶,待测。

 

特殊样品测定和讨论:

钢铁中痕量硼的测定:硼在钢铁中一般以固溶体存在,因此采用王水溶样只能溶解酸溶硼。用密闭消解罐加酸微波消解可测总硼。选择B249.68nm测定。

 

钢中微量的砷、锡、锑的测定:0.5000克钢样用硝酸(1+3)15毫升,溶解并蒸发至近干,加5毫升浓盐酸溶解残渣,稀释至100毫升,纯铁为基体。

 

钢铁及高温合金中痕量硒的测定:取1克样品于烧杯中,加10毫升水,10毫升硝酸,30毫升盐酸,低温加热,加6毫升高氯酸至样品溶解,用定量滤纸过滤,于滤液中加3克抗坏血酸,盐酸55毫升,缓慢加热至微,直至出现黑色无定形炭后保持2-3分钟取下,用滤纸过滤,将沉淀连滤纸加硝酸及高氯酸硝化,稀释至10毫升用于测定。

 

钢中总铝的测定:钢中的铝一般以金属铝、氧化铝及氮化铝等形式存在。一般称取样品0.1-0.5克,加入12毫升王水和0.1毫升HF消解钢样,来测定总铝。王水,硝酸等都无法消解氮化铝,加入一定量HF酸可以使其消解90%以上。

 

高合金钢:包括不锈钢,高温合金,耐热合金及工具钢等,其共同特点是含较高的合金元素镍、铬、钼等。溶解时容易生成碳化物及其他不溶物,需要专门处理。

 

用浓盐酸分解样品,并缓慢加入浓硫酸,加热至冒烟,滴加浓硝酸分解碳化物,冷却后用滤纸过滤,滤液稀释后用于光谱测定。

 

如果样品中含钨,则在加浓硫酸的同时,还要加入浓磷酸帮助分解碳化物,并络合钨以消除钨酸沉淀的影响。如果单独用王水体系或者硫酸-磷酸混合体系溶解都会造成结果明显偏低。

 

铸铁样品,由于其中碳含量较高,一般采用硝酸-高氯酸溶解,并加热至冒烟。也可用硝酸-硫酸溶解样品。还可以用硝酸和HF酸溶样,用硼酸络合氟以消除HF酸对进样装置的影响。

 

硼铁的测定:硼可能以碳化硼或氮化硼等多种形态存在,较难分解。采用碱熔法(过氧化钠+氢氧化钠)熔融。称取样品0。05克于石墨坩埚中,加0.5克过氧化钠和0.5克氢氧化钠,在600度温度下保温25分钟。熔体用50毫升10%王水溶解,稀释至100毫升后待测。

 

硅铁样品的测定:硅铁一般采用HF酸-硝酸在铂器中溶样,用硫酸或高氯酸赶残留的HF。由于使用硫酸可能造成样品溶液浑浊,但不影响测定。

 

由于硅铁中酸溶铝及酸不溶铝。处理酸不溶铝的方法是,不溶残渣用碱金属的硫酸氢盐熔融,或用硼酸和碳酸钠混合熔剂来熔融处理残渣。后者更理想。

 

钼铁的测定:样品用混酸(盐酸:硝酸:水=100:20:120)溶解,其中硝酸酸度小于8%,盐酸酸度4%-8%,低于4%的盐酸会使Sb测定信号偏低。

 

铬铁中硅的测定:用过氧化钠熔样,硝酸酸化,ICP光谱法可以测定3%以下的硅。

 

有色合金

铝合金:按硅含量大小(以小于0.5%-0.8%为限),低硅铝合金一般用稀盐酸加双氧水来消解处理。高硅铝合金一般称取0.25g铝合金样品,加15毫升20%的氢氧化钠溶液,低温加热溶解,加入(1+1)硝酸22毫升,酸化后定容于100毫升待测。

 

镁铝合金测定:称取样品0.010g,加2毫升(1+1)硝酸,4滴40%HF,室温溶解,加2毫升3%硼酸络合过量的氟离子,定溶于100毫升。

 

氧化铝中杂质的测定:1克氧化铝样品,同2.5克碳酸钠和1克硼酸混合,在900度温度下熔融10分钟。熔体用稀盐酸溶解,在溶解液中加30毫克Zr(IV)。再加40ml浓度为2.5mol/L的氢氧化钠溶解氢氧化铝。过滤分掉滤液并用水洗涤沉淀。沉淀用5毫升6mol/L盐酸溶解并用水稀释至25毫升。用同样方法准备空白溶液。

 

铅:纯铅中杂质的测定:用硝酸溶解金属铅,加入稀硫酸使基体铅以硫酸铅形式沉淀,过滤后其他杂质留在溶液中。选择750W功率测定。

 

钨和钼及合金

钨合金:试样用硝酸和HF酸低温加热溶解,蒸发近干后加适量盐酸转化成盐酸体系进行测定。

 

铌:用HF酸和少量硝酸在微波内消解。

 

金中杂质的测定:称取样品0.2-2.5g样品于消化罐中,加王水后密封加温至135-140℃加热溶解。溶液转化成盐酸体系,以乙醚萃取2次,合并水相及洗液,配成盐酸酸度为20%的10毫升溶液用于测定。可以采用标准加入法测定其杂质。

 

钛合金:用HF酸溶解,加铟作为内标。

 

金属钴:用盐酸加热溶解,稀盐酸(1+19)定容。

 

水样品一般不要特殊处理可直接进样分析测定,若水中有悬浮物需要滤膜过滤。另外有的需要酸化同时防污染处理。另外为测定更低含量可预富集处理。

 

环境样品

土壤:一般采用盐酸-硝酸-HF酸-高氯酸的全消解法。

 (1)硼酸盐碱熔法:以偏硼酸锂为熔剂,在950℃熔融20-30分钟,熔体用硝酸浸取。测定元素为:Si,Al,Fe,Ca,Mg,k,Na,Ti,P,Ba.Sr,V。

 

(2)氢氧化钠碱熔法:用NaOH在720℃温度下熔融15分钟,用去离子水浸取熔体。用于测定:Se,,Mo,B,As,Si,S,Pb,P,Ge,Sn,Cr,K。

 

 (3)盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸:称量0.25克样品(样品在105℃下干燥)于50ml PTFE烧杯中,用少量水润湿,加入15毫升盐酸,盖上PTFE表面皿。在电热板上,加热煮沸20-30分钟。

 

I、在烧杯中加入5毫升硝酸盖上盖子,加热煮沸1小时。用水吹洗并取去表面皿,继续加热,蒸发至10毫升左右。

 

II、在烧杯中加入15毫升HF、1毫升高氯酸,盖上PTFE表面皿继续加热分解1-2小时,用水吹洗并取下表面皿继续加热2小时,蒸发至白烟冒尽。用水吹杯壁,再滴加5滴高氯酸,蒸至白烟冒尽。

 

III、在烧杯中加入7毫升(1+1)盐酸,加热浸取。冷却,移入50毫升容量瓶中,加水稀释定容摇均(此溶液为7%的盐酸)。

 

IV、立即将容量瓶中的试液转移到干燥的有盖塑料瓶中备用,以免试液残余HF腐蚀容量瓶。

 

此方法可以用于测定除硅,硼等外的全部元素。

水系沉积物的消化处理基本与土壤分解一致。

 

矿石和地质样品的分解:一般采用如下两种方法进行处理:

用Li2B4O7-H3BO3碱熔法:准确称取小于200目的岩石标准样40毫克,位置于铂坩埚中,加0.1g Li2B4O7和0.1g H3BO3,在1100℃高温下熔融20分钟。用7%硝酸浸取熔体,用4%硝酸定容至200毫升。

 

HF-HNO3-HClO4混合酸分解样:称取40毫克岩石粉末样品,置于高压溶样器。加入2毫升混合酸HF-HNO3-HClO4(1.25:0.5:0.25)。在200℃温度下溶解2天。将样品溶液蒸发至HClO4冒烟时加入2毫升HNO3(1+1),再200℃恒温4小时。用1%硝酸稀释定容样品。

 

无论用以上两种方法中任何一种,对主含量测定都基本一致,微量元素测定以酸溶方法较理想。

 

无机非金属材料分析

一类方法用HF处理硅除去基体分析测定

 

工业硅中的成分测定:

称取0.5000g的样品,置于250m聚四氟乙烯烧杯中,用少量纯水润湿,加入10ml氢氟酸,缓慢滴加硝酸(1+1)至试样基本溶解,置于电热板上加热15分钟后取下,加入5毫升高氯酸,继续加热至冒高氯酸白烟取下,用水冲洗杯壁,再加热蒸发至近干,取下。加入5毫升(1+1)硝酸,用少量水冲洗四壁,加热溶解盐类取下冷却,转移到100毫升容量瓶,稀释定容,摇匀后待测。

 

金属硅中杂质成分测定:

称取0.5000g的样品,置于100ml铂金皿中,用少量纯水润湿,加入0.5m甘露醇溶液(0.25%),10ml氢氟酸,缓慢滴加硝酸(1+1)至试样基本溶解,约10分钟后,将铂金皿置于低温电热板上加热蒸发至5毫升左右,取下冷却,加入5ml盐酸和5毫升水,水浴加热溶解残渣.冷却后转移到50毫升容量瓶中测定。

 

二类方法用碱熔保留硅基分析测定:

化学化工产品分析

1.高纯盐酸及硝酸中钠的测定:为降低空白值,所用器皿使用前要用盐酸浸泡,并用纯净水洗净。将所测定酸在亚沸状态蒸发,富集其中微量元素。

2.工业硫酸中砷和铁的测定:将工业硫酸定量稀释,直接ICP直接测定。

3.钼酸铵中钨,硅和铝的测定: 将钼酸铵样品用水湿润,加入过氧化氢溶解,再加氢氧化钠溶液微热煮沸,冷却后加2毫升浓硝酸及1毫升过氧化氢,用水定容用于测定。注意由于谱线干扰和基体效应比较严重须恰当选择谱线:W 207.91,Al237.312,Si 252.41

 

高纯碳酸钡中杂质元素的测定: 采用标准加入法补偿基体效应,溶解后直接进样分析测定。

 

镍氢电池(氢氧化镍)的分析:样品用硝酸溶解,稀释后直接用ICP测定。

 

高纯红磷中微量砷的测定: 用硝酸在加热150℃条件溶解后,蒸发去除硝酸,加入高纯水,抗坏血酸和碘化钾定容后,直接测定。

 

钛白粉中Sb和P测定: 用(NH4)2SO4-H2SO4快速消解钛白粉,采用具体匹配法消除基体的影响.注意控制(NH4)2SO4的浓度不要超过5%,Sb和P的浓度一般在1-2mg/g水平。

 

塑料中钙、铅、钡的测定:将剪碎的塑料样品加入2毫升15%碳酸钠溶液。蒸干、炭化后转移到马氟炉中450℃灰化,冷却后加入盐酸溶解残渣。塑料中三元素典型含量为:钙4.8%铅0.06%,钡0.11%。

 

玩具涂料中重金属总量的测定:0.3克样品用5毫升浓硝酸,1毫升50%酒石酸,10滴浓磷酸加热分解,用去离子水稀释至25毫升,同时制造空白式样。加入酒石酸可避免Sb生成不溶性氧化物,加磷酸可降低砷和硒的损失。

 

化妆品

用高压溶样:硝酸-双氧水或者高氯酸-双氧水消解后直接进样测定。

食品和饮料分析:有五种方法进行前处理包括500℃干灰化法、硝酸-高氯酸湿消化法、硝酸微波消化法、硝酸-双氧水微波消化法及硝酸-双氧水-氢氟酸微波消化法。

 

对所有样品,HNO3-H2O2-HF微波消化法的13个元素回收率均良好,是5种消解方法中比较完美的消化法。

 

食品油最佳消解方法是用微波方法:称取0.5g样品,依次加入5毫升硝酸及2毫升双氧水,及2毫升蒸馏水,低温加热,至反应稳定后再盖好送入微波炉消解。压力1.5-2.5MPa时消解5-10分钟,可得到五色透明的溶解液体。

 

一般样品处理

ICP-AES中样品的分解、制备

ICP-AES的前期样品分解与处理、制备

ICP的方式有固、液、气三种,其中固体进样有电弧,电火花、激光等烧蚀生成气溶胶(比如:SSEA),气体进样有氢化物发生器,现在广泛采用的是液体进样。ICP-AES的干扰及处理:

 

1、物理因素干扰:包括溶液的粘度、比重及表面张力等影响雾化效率的因素。比如酸的种类和浓度:同样酸度其粘度以下列次序递增:

 

HCl ≤HNO3≤ HClO4≤ H3PO4 ≤H2SO4,因此尽可能使用HCl 和HNO3而避免使用H3PO4 和H2SO4。同时保证基体匹配:待测样和标准一致的溶液环境,还可以采用内标校正法补偿、标准加入法有效消除物理干扰。

 

2、光谱干扰:包括谱线重叠和背景干扰两类,谱线重叠主要采用干扰因子校正法(IEC)予以校正。背景干扰采用仪器本身具有的功能校正。

 

3、化学干扰:由于ICP具有很高的离解能力,因此其与火焰AAS和AES小得多,可忽略不计。

 

4、电离及基体效应干扰:一般采用双向观测避免电离干扰严重的水平观测,同时采用基体匹配、分离技术或标准加入法消除或者抑制基体效应。

 

样品的分解和制备要求必须同时满足最基本的两个条件:样品能彻底分解干净,分解后的样品能保持长时间(至少测定前)相对稳定。样品的分解时的无机酸的选择有硝酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸、硫酸、磷酸等,其中硫酸和磷酸介质的粘滞性大,沸点高,对样品雾化效率不好,在ICP-AES分析时尽量避免使用。在分解样品时我们常常采用硝酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸中的一种或者多种混合,比如(VHCl:VHNO3=3:1王水※, VHNO3: VHCl =3:1逆王水※)等。必须使用HF溶解样品时,在处理完后要冒烟除去HF,用稀盐酸或者稀硝酸稀释定容。必须用硫酸和磷酸处理样品时,必须控制其酸度在8%以内。

 

现在将其常用酸的性质作以对照:

 

 

浓 度

%(mol/L)

特 性

用 途

硝酸(HNO3)

69 (16)

强氧化剂,不能将硫完全转化为硫酸盐

可将样品中许多痕量元素转化为溶解度高的硝酸盐,通常加入盐酸及氢氟酸以增加溶解能力。多用于分解有机物。

盐酸(HCl)

36 (12)

弱还原剂

分解许多金属氧化物以及其氧化还原电位低于氢的金属,一般不用于分解有机物质。其中可能与AsSbSnSeTeGeHg等形成易挥发金属氯化物。

高氯酸(HClO4)

70 (12)

热的时候是强氧化剂,与有机物结合可能产生爆炸。

经常用来驱赶HCl、HNO3、HF,高氯酸盐绝大多数易溶,用它分解样品时其中Cr有10%以CrOCl3的形式挥发掉,V以VOCL3的形式挥发掉。

氢氟酸(HF)

48 (29)

唯一能分解以硅为基体的无机酸常与HCl HClO4 HNO3混合使用

主要用于分析硅酸盐类的样品(地质矿石土壤等),BAsSbGe也会根据其价态挥发。另外对玻璃器皿有强腐蚀作用,因此常采用柏或者塑料器皿