X射线荧光光谱法测定溴化锌溶液中溴化锌的含量.docx

X射线荧光光谱法测定溴化锌溶液中溴化锌的含量安身平吕平平廖志海费 浩( 中国核动力研究设计院核燃料及材料国家重点实验室 成都 291 信箱 106 分箱 610005)摘 要 采用 X 射线荧光光谱法, 以光谱纯溴化锌粉末配制系列标准点, 建立校准曲线, 测定溴化锌溶液中溴化锌的含量。对激发电压、电流及扫描角度等影响因素进行了实验研究。方法准确可靠、快速, 相 对标准偏差优于 (R SD , n = 8) 1% , 锌的回收率在 108. 0% 115. 3% 之间, 溴的回收率在 105. 8% 114. 0%之间。关键词 X 射线荧光光谱, 溴化锌溶液。中图分类号: O 657. 34文献标识码: B文章编号: 100428138 (2008) 05208422051引言浓溴化锌水溶液的屏蔽性能与混凝土相近, 除具有良好的抗辐照性能外, 还具有透光性好, 可避免铅玻璃所存在的光学缺点以及廉价等优点1, 2 , 在强放射性物质观察和操作的防护设备中得到重视。溴化锌含量的多少, 对其透光性、腐蚀性能等有较大的影响, 因此对其含量要求比较苛刻。现 有文献中, 关于锌和溴的测定方法3 10 报道很多, 但是关于溴化锌的测定尚未见报道。X 射线荧光光谱法 (XR F ) 分析具有取样简便、分析速度快, 精密度高和准确度高等特点, 本方法采用 X 射线荧 光光谱法, 以光谱纯溴化锌固体配制标准溶液, 建立校准曲线, 测定溴化锌溶液中溴化锌的含量。对激发电压、电流及扫描角度等影响因素进行实验研究。2 实验部分2. 1试剂材料P 10 气体 (A r: 90% , CH 4: 10% ) ; 高纯氦气 (w H e = 0. 99995) ; 溴化锌 (光谱纯) ; 盐酸 (优级纯)。标准溶液: 称取光谱纯的溴化锌固体, 配制标准储备液 ( 50gL ) ,然 后 采 用 储 备 液 配 制 系 列 标 准 溶 液, 系 列 标 准 溶 液 的 质 量 浓 度 见 表 1。2. 2 仪器与设备表 1系列标准溶液浓度标准点12345Zn 浓度 (gL )0. 20. 51. 02. 04. 0 B r 浓度 (gL ) 0. 4 1. 0 2. 0 4. 0 8. 0 PW 2440 M ag ix PRO X 射线荧光光谱仪 (荷兰帕纳科公司)。X 荧光光谱仪工作条件见表 2。 联系人, 电话: ( 028) 85904171 ( 办) ; E 2m a il: an sh enp ing 163. com作者简介: 安身平 ( 1981) , 女, 河南省南阳市人, 硕士研究生, 从事光谱分析工作。 收稿日期: 2008203218; 接受日期: 2008207202第 5 期安身平等: X 射线荧光光谱法测定溴化锌溶液中溴化锌的含量843表 2X 荧光光谱仪工作条件光谱仪PH IL IP S M ag ix PRO分析范围测量范围 ( % )高压发生器X 射线光管 晶体P 10 气体流量 (mL m in )氦气流量 (mL m in )B eU10- 4100最大工作电压: 60kV ; 最大工作电流: 125mA 超尖锐端窗光管; 光管材料: 陶瓷; 靶材: R h; 铍窗厚度: 75 L iF 2000. 80. 82. 3测定条件对标准溶液进行扫描, 观察谱峰图和强度值, 确定 Zn , B r 元素的适宜测定条件, 见表 3。表 3锌、溴元素的测定条件准直器( m )管电压和电流(kV mA )元素及分析线晶体探测器滤光片角度 2ZnK L iF 200150F lowN o ne30 3041. 7666 B r K L iF 200 150 F low N o ne 30 20 29. 9394 2. 4实验步骤2. 4. 1校准曲线的绘制移取不同体积的标准储备液至10mL 容量瓶中, 滴加0. 2mL H C l (5m o lL ) 定容, 摇匀后按照仪 器设定条件测定, 得校准曲线。2. 4. 2试样制备移取 1mL 样品, 至 100mL 容量瓶中, 加入 1mL H C l (5m o ll) , 用高纯水定容, 摇匀后放置; 移取 该样品液 2mL 至 10mL 容量瓶中, 加入 0. 1mL H C l (5m o ll) 定容, 摇匀后放置待测。2. 4. 3试样测量将待测样倒入液态测量杯中, 按照测定标准系列的测定条件进行测定, 测定结果按照下式进行 计算, 即可得到实际样品中 Zn、B r 元素的百分含量。w % = C 测 V 2 k 100%V 1式中: C 测 测定浓度; V 2 样品定容体积; k 稀释倍数; 溴化锌溶液的密度; V 1 移 取样品体积。3 结果及讨论3. 1电压、电流的确定X 射线荧光光谱, 是采用 X 射线管发出的 X 射线照射样品, 以激发样品组成元素的特征谱线, 因此激发电压和电流对其谱线的强度影响较大。 当电压电流过高时, 谱线强度较强, 在测定过程中 发现曲线会弯曲; 当电压电流过低时, 产生的强度较低, 降低测定的灵敏度。实 验 过 程 中, 依 据 常 规 的 X 射 线 分 析 方 法, 选 用 标 准 系 列 溶 液 的 中 间 号 ( Zn1.0g L ;B r 2. 0gL ) 进行通道扫描, 结果见表 4, 根据测定的最大强度在 1020k cp s 时最佳的原则, 和仪器的具体情况 (测定时的最低电压电流25kV 20mA ) , 得到锌和溴测定时的理想电压电流值, 见表3。3. 2测量角度的确定X 射线荧光光谱测定的过程, 实际是样品激发后产生的二次X 射线, 不同波长的射线沿不同方光谱实验室第 25 卷844向 (2) 色散开, 分别通过检测系统进行检测。 角度的选择对元素之间的相互干扰影响较大, 通过选择合适的测定角度, 扣除背景, 可以降低或减少元素间的干扰。依据仪器给出的最佳测量角度, 本实验通过对标准溶液的中间号 (Zn 1. 0gL ; B r2. 0gL ) 进行通道扫描, 做2和强度的谱峰图, 见图1 和 图2, 同时扫描PHD 图, 依据扫描后的峰图, 看峰位置的偏移, 以最大峰值对应的2在50 时为最佳,进行角度的校正, 确定锌、溴的测定角度, 见表 3。表 4电压电流的影响电压电流 (kV mA )强度元素405040303030302036125207512. 536826ZnB r图 1 锌的通道扫描图3. 3校准曲线图 2 溴的通道扫描图对系列标准溶液进行扫描, 测得标准系列溶液的强度 (k cp s) 见表 5。 各元素校准曲线及线性方程见图 3。表 5 系列标准溶液的浓度及强度ZnB r元素浓度 (gL )元素强度 (k cp s)元素浓度 (gL )元素强度 (k cp s)0. 20. 51. 02. 03. 42096. 099210. 488319. 48250. 41. 02. 04. 06. 959012. 401221. 051038. 4428 4. 0 37. 2309 8. 0 70. 9952 测定过程中发现, 在较低的激发电流电压下, 溴的信号强度依然较强, 峰较宽, 因此 当浓度较高时, 曲线会发生弯曲, 线性不如 锌好。3. 4 酸度的影响当 酸 度 降 低 时, 溴 化 锌 会 水 解 生 成 沉 淀, 因此在稀释定容过程中需控制溶液的酸 度。在测定的过程, 加入不同体积的 5m o lL 盐酸, 研究酸度对待测元素的影响, 结果见 图 4。图 3 各元素的校准曲线由图 4 可见, 随着盐酸加入体积的增大, 溶液的酸度增加, 待测元素锌和溴的浓度逐渐降低, 酸第 5 期安身平等: X 射线荧光光谱法测定溴化锌溶液中溴化锌的含量845度对溴的影响大于锌。 因此, 在保证稀释时溴化锌不水解生成沉淀的条件下, 酸度越低越好。 本实验在测定过程中, 盐酸的浓度控制在 0. 1m o lL 左右。3. 5盐酸羟胺的影响 为保持溴化锌溶液的稳定, 配制 好 的 溴 化 锌 溶 液 中 需 立 即 加 入稳 定 剂 盐 酸 羟 胺, 防 止 溴 被 氧 化, 其含量不低于 0. 01% 。为避免测定 溴化锌含量时盐酸羟胺的影响, 本实验对 4 个不同厂家生产的溴化锌 溶液进行了测定, 结果见表 6。图 4盐酸羟胺的影响酸度的影响表 6Zn (gL )ZnB r2 ( % )生产厂家未加盐酸羟胺加入盐酸羟胺未加盐酸羟胺加入盐酸羟胺未知 1山东 上海未知 21. 5561. 7881. 5531. 6371. 5511. 7691. 5431. 63076. 3690. 0776. 6183. 8976. 1189. 1276. 1183. 54由表 6 可以看出, 在测定溴化锌含量的条件下, 样品中所含的盐酸羟胺对溴化锌的测定影响不大。3. 6回收率和精密度取 3 份实际样品溶液进行测定, 得样品的平均实际浓度, 然后再取 8 份同样浓度的溴化锌实际 样品溶液, 分别加入同样浓度的溴化锌标准溶液, 采用加标回收的方法, 测定该方法的回收率及精 密度。 测定结果见表 7。表 7方法回收率和精密度实际量(gL )加入量(gL )测得量(gL )回收率( % )R SD( % )元素1. 966, 2. 009, 1. 984, 1. 956,1. 988, 1. 979, 2. 001, 1. 9454. 355, 4. 421, 4. 389, 4. 301,4. 376, 4. 387, 4. 426, 4. 253110. 4, 115. 3, 112. 4, 109. 2,112. 9, 111. 9, 114. 4, 108. 0110. 6, 113. 7, 112. 3, 108. 1,111. 6, 112. 2, 114. 0, 105. 8Zn0. 8751. 00. 82. 1282. 01. 0B r由表 7 可以看出, 该方法回收率为正偏差, 锌的回收率在 108. 0% 115. 3% 之间, 溴的回收率在 105. 8% 114. 0% 之间, 方法的相对标准偏差优于 (R SD , n = 8) 1% 。4结论本方法用于溴化锌溶液中溴化锌含量的测定, 取样简单, 方法快速准确, 易于在生产检测中推广应用, 相对标准偏差优于 (R SD , n = 8) 1% , 锌的回收率在 108. 0% 115. 3% 之间, 溴的回收率在105. 8% 114. 0% 之间。参考文献1曹启馨, 沙仁礼. 溴化锌液体观察窗的综合研究J .核动力工程, 1983, ( 1) : 4449. .光谱实验室第 25 卷846胡和方, 马福定, J. 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C h ina )A bstra c t A n X 2ray f luo re scen ce sp ec t rom e t ry fo r de te rm in in g th e co n ten t o f zin c b rom ideso lu t io n w a s deve lop ed. S tan da rd so lu t io n w e re p rep a red b y sp ec t rom e t r ic g rade zin c b rom ide pow de r. T h e vo ltage, e lec t r ic cu r ren t an d scan an g le w e re d iscu ssed. T h e m e tho d w a s accu ra te, qu ick an d th e re la t ive stan da rd dev ia t io n (n = 8) w a s b e t te r th an 1. 0%. T h e reco ve ry ra te o f zin can d b rom ide w a s 108.