铬铁中硅磷的测定-检验检疫标准管理信息系统.doc

《铬铁中硅和磷的测定 微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法》编制说明 1 任务来源 根据国家认证认可监督管理委员会于2009年下达的《关于下达2010年度出入境检验检疫行业标准制（修）订计划的通知》（编号2009B596）的要求，制定本标准。 2 制定本标准的目的和意义 铬铁是由铬和铁组成的铁合金，是我国进出口的大宗产品，是炼钢的重要合金添加剂，按不同含碳量分为高碳铬铁（含碳为48%）、中碳铬铁（含碳为0.54%）、低碳铬铁（含碳0.150.50%）、微碳铬铁（含碳为0.06%）、 样品的溶解完全与否，以消化液是否清澈透明来作为标志。微波消解溶解样品的酸一般用盐酸、硝酸、氢氟酸、硫酸、磷酸以及他们的组合，一般不用高氯酸，当热高氯酸与有机物及容易氧化的无机物接触时可能产生爆炸，而且高氯酸在微波系统的密闭容器中加热时经历了一个不可逆的分解反应，产生一种气态最终产物造成压力迅速上升，形成潜在的威胁。而由于硫酸与磷酸的粘度较大，在用ICP-AES仪进行测定时要尽量少用，因此本课题试验了盐酸、硝酸、氢氟酸以及它们的组合作为溶样酸。在最佳微波条件下，分别称取了0.2g高碳铬铁、0.2g中碳铬铁、0.2g低碳铬铁以及0.2g氮化铬铁，用不同的溶样酸溶解。结果列于表1。 表1 不同溶样酸溶样效果 溶样酸 实验现象 高碳铬铁 中碳铬铁 低碳铬铁 氮化铬铁 8mL盐酸 有少量不溶物，溶液飞溅严重 基本溶解，溶液飞溅严重 溶解完全，溶液有飞溅现象 有少量不溶物，溶液飞溅严重 8mL硝酸 少量溶解，管内充满黄色烟雾 少量溶解，管内充满黄色烟雾 基本溶解管内充满黄色烟雾， 少量溶解，管内充满黄色烟雾 4mL盐酸+4mL硝酸 少量溶解，管内充满黄色烟雾 少量溶解，管内充满黄色烟雾 溶解完全，管内充满黄色烟雾 少量溶解，管内充满黄色烟雾 6mL盐酸+1mL氢氟酸 有少量不溶物，溶液飞溅严重 有少量不溶物，溶液有飞溅现象 溶解完全，溶液有飞溅现象 有少量不溶物，溶液飞溅严重 6mL硝酸+1mL氢氟酸 少量溶解，管内充满黄色烟雾 基本溶解，管内充满黄色烟雾 基本溶解，管内充满黄色烟雾 少量溶解，管内充满黄色烟雾 3mL盐酸+3mL硝酸+1mL氢氟酸 溶解完全，溶液清澈透明 溶解完全，溶液清澈透明 溶解完全，溶液清澈透明 溶解完全，溶液清澈透明 通过实验发现，只有（盐酸+硝酸+氢氟酸）的组合才能将高碳铬铁及氮化铬铁样品溶解清亮，而中、低碳铬铁样品用（盐酸+氢氟酸）或（硝酸+氢氟酸）也能溶解，但考虑到内罐的清洗以及共用一套工作曲线的因素，因此我们采用（3mL盐酸+3mL硝酸+1mL氢氟酸）这一组合作为溶样酸。由于引入了氢氟酸，必须在溶样完成后加入硼酸络合多余的氢氟酸或者用具有耐氢氟酸进样系统的ICP-AES仪进行测定。 4.2 微波溶样温度的选择 由于不同厂家、不同型号的微波消解仪性能不同，控制的对象也不同。本实验开始所用微波消解仪为美国CEM公司MARS X型，最高消解温度200℃，在消解高碳铬铁和氮化铬铁时始终不能溶解清亮，后来改用美国CEM公司MARS 5型微波消解仪，最高消解温度240℃，才取得了满意的结果。本课题以0.2g高碳铬铁、0.2g中碳铬铁、0.2g低碳铬铁以及0.2g氮化铬铁分别作为实验对象，以不同的溶样温度和保温时间进行实验。结果见表2。 表2 微波溶样温度实验 溶样温度 实验现象 高碳铬铁 中碳铬铁 低碳铬铁 氮化铬铁 180℃ 部分溶解，有大量残渣 基本溶解，有少量残渣 基本溶解，溶液清亮 部分溶解，有大量残渣 200℃ 部分溶解，有大量残渣 基本溶解，溶液清亮 溶解完全，溶液清亮 部分溶解，有大量残渣 220℃ 基本溶解，有少量残渣 溶解完全，溶液清亮 溶解完全，溶液清亮 基本溶解，有少量残渣 235℃ 溶解完全，溶液清亮 溶解完全，溶液清亮 溶解完全，溶液清亮 溶解完全，溶液清亮 实验发现，高碳铬铁与氮化铬铁需在235℃才能溶解，而中碳铬铁与低碳铬铁在200℃便能溶解完全。 4.3 硼酸溶液用量的选择 消解液中的氢氟酸对玻璃器皿及ICP-AES仪本身均有腐蚀，消除氢氟酸的影响一般是在消解液中加入高氯酸冒烟挥发氢氟酸或加入硼酸络合氢氟酸。由于高氯酸冒烟时硅也会挥发而影响检测结果，因此选用硼酸络合的方法。硼酸络合氢氟酸的反应式如下： H3BO4+4HF===HBF4+4H2O 从理论上计算，1mL氢氟酸需0.35g硼酸便能全部络合，而硼酸在20℃时溶解度为5g，因此在室温20℃时，加入7mL硼酸溶液（5%）就能将1mL氢氟酸全部络合。实际上由于溶样会消耗一部分氢氟酸，因此溶液中的氢氟酸要少于1mL。本实验以一份高碳铬铁（GSB03-1562-2003，其标示值为Si:1.82%,P:0.019%）