梁莉芳

（株洲冶煉集團股份有限公司，湖南株洲 412004）

標準曲線法測定高純工藝試劑鹽酸中痕量金屬雜質(zhì)

梁莉芳

（株洲冶煉集團股份有限公司，湖南株洲 412004）

試驗研究建立了高純工藝中重要試劑鹽酸中痕量雜質(zhì)的分析方法。試樣經(jīng)過蒸發(fā)濃縮，揮發(fā)除去水和揮發(fā)性試劑，保持亞沸狀態(tài)蒸干。殘渣用硝酸溶解，用ICP－MS進行測定，可同時測定Na、Mg、Al、K、Ca、Fe、Ni、Cu、Zn、Cd、Ag、Sb、Pb、Bi等雜質(zhì)元素。

ICP－MS；鹽酸；標準曲線法

在近代高新技術(shù)電子信息材料研究中，鹽酸作為高純金屬、半導(dǎo)體化合物及某些特種合金工藝的重要試劑，其品質(zhì)一直受到特別關(guān)注。特別是高純金屬及ITO靶材工藝中，鹽酸的品質(zhì)至關(guān)重要。由于工藝易于受到低水平雜質(zhì)影響，為達到其所需性能行業(yè)質(zhì)量，必須對工藝中的重要試劑鹽酸中的雜質(zhì)水平連續(xù)進行監(jiān)測。

鹽酸中的雜質(zhì)元素分析文獻較多，一般大多采用原子發(fā)射光譜法和化學(xué)分析法等等，但檢測元素不多，ICP－MS法雖有報道，但大多分析步驟長或處理過程復(fù)雜或檢測元素不多［1～6］。電感藕合等離子體質(zhì)譜法（ICP－MS）是一種新興發(fā)展起來的分析技術(shù)，具有檢測限低、靈敏度高、動態(tài)線性范圍寬及多元素、同位素的檢測能力等突出特點，已廣泛地用于痕量元素的分析研究。本文首次采取標準曲線法，電感藕合等離子體質(zhì)譜法測定高純工藝試劑鹽酸中雜質(zhì)元素含量，取到了滿意的結(jié)果。

1 試驗部分

1.1 儀器及工作參數(shù)

X series電感藕合等離子體質(zhì)譜儀（美國Thermo Elemental公司），儀器工作參數(shù)條件見表1和表2。

1.2 試劑和標準溶液配制

試驗中所用硝酸為高純試劑，超純水（在25℃時電阻率18.2 MΩ·cm）由Mili－Q Element純水機獲得。

Na、Mg、Al、K、Ca、Fe、Ni、Cu、Zn、Cd、Ag、Sb、Pb、Bi標準溶液由國家標準物質(zhì)中心提供的混合標液，根據(jù)需要，用1%硝酸溶液配成1.0μg／mL的中間標準溶液。

質(zhì)譜最佳化調(diào)試液由美國熱電公司提供，根據(jù)需要，用1%硝酸溶液現(xiàn)配成含有1.0μg／mL Be、Co、In、U、Ce、Pb的調(diào)試溶液。

硝酸：UP級，蘇州晶瑞化學(xué)有限公司生產(chǎn)。

鹽酸：優(yōu)級純，衡陽市迅源化學(xué)有限公司生產(chǎn)。

表1 ICP－MS的主要工作參數(shù)條件（熱焰）

表2 ICP－MS的主要工作參數(shù)條件（冷焰）

1.3 試驗器具

可調(diào)式微量移液器（20～200μL，100～1 000 μL），美國熱電公司制。

1.4 樣品處理

移取10.0 mL鹽酸于100 mL燒杯中，于石英蒸發(fā)罩內(nèi)用紅外燈在亞沸狀態(tài)下蒸干。加入硝酸1 mL，稍加熱溶解雜質(zhì)，用純水定容至50 mL，搖勻待用。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 溶樣酸的選擇

在電感藕合等離子體質(zhì)譜分析中，一般不希望引入別的雜質(zhì)元素，如果采用硫酸溶解樣品，勢必引入硫元素，硫元素可以與很多元素形成干擾因素，且硫元素進入質(zhì)譜儀后，清洗干凈比較麻煩的，唯有硝酸溶解樣品，引入氫、氮和氧元素，而這三種元素在大氣氛圍下是無處不在，因此選擇硝酸溶解樣品。

2.2 儀器工作參數(shù)的最佳化

ICP－MS儀器的工作參數(shù)直接影響測定的靈敏度和精密度。因此，一般在測定之前采用1.0 μg／mL的質(zhì)譜最佳化調(diào)試液對儀器的矩管位置、氣體流量、離子鏡參數(shù)進行最佳化調(diào)整并對四極桿進行質(zhì)量校正。根據(jù)試驗結(jié)果，儀器的最佳化主要工作參數(shù)條件見表1和表2。

2.3 測定的同位素選擇

高純工藝試劑鹽酸必須測定Na、K、Ca、Ag、Al、Cd、Cu、Zn、Fe、Mg、Sb、Pb、Bi等13個雜質(zhì)元素。其中Al只有一個同位素27Al；Cd有8個同位素，其中106Cd（1.22%）和108Cd（0.89%）豐度較低舍去，112Cd（23.79%）與112Sn、113Cd（12.34%）與113In、114Cd（28.41%）與114Sn、116Cd（7.66%）與116Sn形成同素異形體，產(chǎn)生干擾舍去，110Cd（12.43%）和112Cd（12.86%）沒有同素異形體干擾作為測定的同位素；Cu有2個同位素63Cu和65Cu，選擇65Cu豐度較大的；Pb有4個同位素，其中204Pb與204Hg形成同素異形體干擾且豐度較小舍去，選擇豐度比較大的208Pb作為測定Pb的同位素；Zn有5個同位素，其中67Zn（4.1%）、70Zn（0.62%）豐度較低舍去，64Zn（48.89%）、64Ni和138Ba形成同素異形體干擾舍去，同理，68Zn（18.56%）有138Ba干擾舍去，66Zn（27.81%）作為測定Zn的同位素。Fe有4個同位素，54Fe、57Fe、58Fe由于豐度低或有同素異形體干擾舍去，56Fe（91.52%）由于有40Ar、16O干擾，必須采用特殊手段測定，其余元素可參考相關(guān)文獻［7］。

2.4 工作曲線

取不同體積的中間標準溶液（1.2）配置成0 μg／L，1μg／L，10μg／L，50μg／L的標準溶液，按選定的儀器參數(shù)進行測定，以雜質(zhì)標準濃度為橫坐標，以相對應(yīng)的強度為縱坐標，采用標準曲線法，自動繪出工作曲線進行計算。

2.5 測定結(jié)果

鹽酸樣品按1.4試驗方法進行處理，在儀器最佳條件下，對供貨單位提供的不同批次的鹽酸樣品進行測定，結(jié)果見表3。

表3 實際樣品結(jié)果μg／g

從表3可以看出，由衡陽市迅源化學(xué)試劑有限公司提供的不同批次鹽酸，其各雜質(zhì)元素均小于0.5 μg／g，達到了高純工藝的質(zhì)量要求。

2.6 精密度試驗

鹽酸樣品按1.4試驗方法進行處理，在儀器最佳條件下，對供貨單位提供的同一批鹽酸樣品進行平行測定10次，采用標準曲線法進行計算，RSD在0.23%～10.42%之間。

3 結(jié) 論

采用蒸發(fā)濃縮，揮發(fā)除去水和揮發(fā)性試劑，用質(zhì)譜法測定，具有快速、準確、靈敏度高、選擇性好等特點，各個雜質(zhì)元素的平行測定也保證了結(jié)果準確性，較好地滿足了高純試劑鹽酸測定的要求，方法的建立為控制高純產(chǎn)品中的雜質(zhì)元素提供了有力的檢測依據(jù)。

［1］ 李麗.原子發(fā)射光譜分析高純鹽酸中的金屬雜質(zhì)［J］.分析試驗室，2000，（4）：43－44.

［2］ 丁珺，陳東旭，顧宇.ICP－AES同時測定高純鹽酸中的雜質(zhì)元素［J］.氯堿工業(yè)，2013，（49）：40－42

［3］ 姚繼軍.動態(tài)反應(yīng)池－ICP－MS分析半導(dǎo)體級鹽酸中雜質(zhì)［J］.電感藕合等離子體質(zhì)譜，2012，（6）：23－27.

［4］ 程治平，呂箐.ICP法測定副產(chǎn)鹽酸中的雜質(zhì)含量［J］.分析與測試，2003，（5）：53－54.

［5］ 馬曉國，梁奕昌，游衛(wèi)強.共沉淀分離富集－電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定高純氧化鎢中痕量金屬雜質(zhì)［J］.分析化學(xué)，1998，（10）：16－20.

［6］ 李保濤.工業(yè)鹽酸中氧化性和還原性雜質(zhì)的分析［J］.分析試驗室，2000，（6）：24－26.

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Standard Curve M ethod of Determ ination of Trace M etal Im purities in Hydrochloric Acid of High Purity Process

LIANG Li-fang
（Zhuzhou Smelter Group Co.，Ltd.，Zhuzhou 412004，China）

In this paper，an analysis method of trace impurities in hydrochloric acid of reagent in high purity process was established.After evaporation concentration，removing water and components by evaporating，samples should be evaporated to dryness in sub-boiling state.Then the residuum could be dissolved by notric acid，and be determined with ICP-MS.In the meanwhile，impurity elements，such as Na，Mg，Al，K，Ca，F(xiàn)e，Ni，Cu，Zn，Cd，Ag，Sb，Pb，Bi could bemeasured.

ICP-MS；hydrochloric acid；standard curvemethod

TG115.3＋1

A

1003－5540（2017）02－0073－03

2017－02－10

梁莉芳（1980－），女，工程師，主要從事有色金屬分析檢測研究。