石墨炉原子吸收光谱法测定石英玻璃中杂质元素

杨晓会 吴 洁 杨学东 张浩运 张 杨

（1.中国建筑材料检验认证中心有限公司 北京 100024；2.珀金埃尔默仪器上海有限公司 上海 201203）

石英玻璃由于具有高纯、耐高温、高透过、化学稳定性好、介电系数低等一系列优良的物理、化学、光学、电学等性能，因此被广泛应用于电光源、半导体、光通信、军工、治金、建材、化工、机械、电力、环保等各个领域。纯度是石英玻璃的重要指标，对其理化性能和使用性能影响很大，痕量的碱金属元素、过渡元素、B、Al和-OH等杂质将严重影响石英制品的质量，其中，碱金属锂、钠、钾元素等对石英制品的析晶起催化作用，导致高温使用时出现失透、变形等现象，降低使用寿命。目前，石英玻璃中杂质元素的测定方法有分光光度法、容量法、火焰原子吸收法、石墨炉原子吸收法等，其中石墨炉原子吸收法检出限低、精密度好、干扰小，最适于石英玻璃中微量金属元素的测定。经过大量试验，本文以锂元素为例，探讨了用石墨炉原子吸收法测定石英玻璃中杂质元素的最佳条件。

1 实验部分

1.1 仪器

AA600石墨炉原子吸收光谱仪(美国PE公司)；

锂空心阴极灯(北京有色金属研究总院)。

1.2 试剂

锂标准溶液 100μg/mL (国家标准物质研究中心)；

氢氟酸(MOS级)；

硝酸(MOS级)；

盐酸（分析纯）；

高纯氩气；

实验用水为去离子水(18.2MΩ)。

1.3 实验方法

1.3.1 样品制备

将样品砸碎(粒度＜5mm),置于体积比为1：1盐酸溶液中煮沸约10min后使用去离子水充分冲洗，并放入干燥箱中烘干，冷却后用玛瑙研钵磨细（约120目）。

称取研磨的样品0.05g（精确至0.0001）于铂坩埚或聚四氟乙烯烧杯中，加氢氟酸3mL，放入石墨分解箱里。然后置于电炉上，电压调至110V加热使样品溶液充分溶解，并将电压调升至150V～170V蒸干。

取下样品后直至自然冷却，加入10mL 1%HNO3溶液溶解残渣，摇匀，静置待测。同时制备试剂空白溶液。

1.3.2 仪器工作条件

表1 仪器工作条件

表2 石墨炉工作参数

表3 精密度试验结果

1.3.3 标准曲线绘制

用1%硝酸配制浓度为30μg/L的锂标准使用液，由仪器自动稀释为0μg/L、6μg/L、12μg/L、18μg/L、24μg/L、30μg/L，测定吸光度，自动绘制标准曲线。试验测得标准曲线相关系数为0.99998。

1.3.4 样品测定

根据选定的仪器工作条件，将锂标准使用液、试剂空白、样品分别放在自动进样盘中进行测定。进样量20μL，峰面积积分计算。样品中的锂的含量按下式计算：

式中：ω——锂在样品中的质量分数，μg/g；

Xi——样品溶液中锂元素浓度，μg/L；

X0——空白溶液中锂元素浓度，μg/L；

V ——样品溶液的体积，mL；

m ——样品质量，g。

2 结果与讨论

2.1 测试条件的选择

确定灰化温度和原子化温度是测定过程中的关键，适合的灰化温度可以在保证被测组分没有明显损失的前提下尽可能消除基体干扰。而适合的原子化温度可以使元素的原子完全蒸出而不残留，且能延长石墨管使用寿命。

以含5μg/L锂的样品溶液为例，固定干燥和原子化条件，灰化温度选择600℃～1100℃进行测定，绘制出灰化温度-吸光度、背景值关系曲线，如图1。

图1 灰化温度选择

试验表明灰化温度在900℃时样品吸光度较高，而背景吸光度低，可以有效的去除基体干扰，而之后随着温度的升高样品吸光度反而有了明显的下降，为了保证本方法具有较高的灵敏度，所以选择900℃作为灰化温度。

同样以含5μg/L锂的样品溶液为例，固定干燥和灰化条件，原子化温度选择1900℃～2400℃进行测定，结果如图2。试验表明在2200℃样品吸光度最高，所以原子化温度选择2200℃。

图2 原子化温度选择

2.2 方法检出限

采用本测试方法，测定试剂空白溶液11次，得到试剂空白溶液浓度的标准偏差SD=0.009μg/L，则方法检出限：

试验表明，采用本方法测试，方法检出限较低，因而灵敏度较高。

2.3 精密度

按本方法对9个不同的石英玻璃样品，分别进行了7次平行测定，测试结果及相对标准偏差，见表3。

试验结果表明采用本方法测试，得到的相对标准偏差均小于3%，具有较高的精密度。

2.4 加标回收率试验

取9份样品进行测定，然后加入标准物质测定结果，计算回收率，见表4。

表4 方法的回收率试验结果

回收率为89.8%～109.6%，表明本测试方法具有较高的准确度。

3 结论

本文以锂元素为例，探讨了采用石墨炉原子吸收光谱法测定石英玻璃中杂质元素含量的最佳条件，该方法灵敏度高、精密度高、准确度高、操作简便，满足日常工作中样品分析要求。

[1]姬建民.高纯石英玻璃薄片中微量金属元素的测定［J］.光谱仪器与分析，1999，第3期：28-30.