《石英玻璃化学成分分析方法》

1石英玻璃化学成分分析方法警示——使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验。本文件并未指出所有可能的安全问题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。本文件规定了石英玻璃化学成分分析的试验基本要求、试样制备、术语和定义、方法提要和原理、试剂或材料、仪器设备、试验步骤、试验数据处理、结果计算和表示、精密度等。本文件适用于石英玻璃及制品、石英玻璃纤维及制品、石英玻璃原料的化学成分分析。其他材料可参照使用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T602化学试剂杂质测定用标准溶液的制备GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T14666分析化学术语GB/T25915.1洁净室及相关受控环境第1部分：按粒子浓度划分空气洁净度等级JC/T2205石英玻璃术语3术语和定义GB/T14666和JC/T2205界定的术语和定义适用于本文件。4试验基本要求24.1水和试剂除非另有说明，在分析中仅使用确认为优级纯或优级纯以上的试剂，所用水电导率应符合GB/T6682中二级水的规定。有特殊规定时，按实际情况执行。试剂稀释程度用体积比表示，表示方式如下：——“稀释V1→V2”表示：将体积为V1的特定溶液稀释为总体积为V2的最终混合物。——“V1+V2”表示：将体积为V1的特定溶液加入体积为V2的溶剂中。4.2恒量经第一次灼烧、冷却、称量后，反复灼烧（每次20min），然后冷却、称量，当连续2次称量的差值小于等于0.0002g，即为恒量。4.3标准储备液使用前应恒温至20℃±1℃,并充分摇匀。除另有规定外，标准储备液在常温（15℃~26℃)下，密封贮存的保存期一般为3个月，当出现浑浊、沉淀或颜色有变化等现象时，应重新制备。或依据所用标准物质证书中的规定进行使用和储存。4.4未检出或小于检出限时的表征方法未检出或小于方法检出限时，检测结果表示为小于方法检出限，提供方法检出限。当方法检出限与称样量、定容体积有关时，检测结果表示为小于样品方法检出限，提供样品方法检出限。小于样品方法检出限的检测结果不参与元素总和计算（核定）。法律法规或产品标准另有规定或相关方有特殊约定时，按实际情况处理。检出限的测定方法见附录A。5.1概述送往实验室的样品宜是均匀性样品，不得污染，质量宜大于等于30g（天然矿石宜大于等于100g）。制样过程中应避免引入杂质，防止样品污染。贮存样品过程中需考虑待测元素不应受测定环境污染。5.2试剂或材料5.2.1盐酸（HCl）质量分数36%～38%。5.2.2硝酸（HNO3）3质量分数50%～72%。5.3仪器设备5.3.1干燥箱。5.3.2高温炉，最高升温温度高于800℃,控温精度±10℃,内置进气孔和排气孔。5.3.3可调式电热板，表面由耐腐蚀非金属材料制成。5.3.4试样皿，由耐高温材料制成，可以是石英坩埚、陶瓷坩埚等。5.3.5研磨器，由天然玛瑙等超高纯材质制成。5.3.6干燥器，内装变色硅胶。5.4样品预处理5.4.1石英玻璃及制品、石英玻璃原料按实验室样品形态推荐以下两种方法：a）细颗粒状：将样品混匀、烘干后，贮存于称量瓶或塑料自封样品袋中，置于干燥器中保存备用。b）非细颗粒状：将样品破碎至粒度约5mm以下，置于盐酸（1+1）或硝酸（1+1）中，于电热板上加热浸煮约10min（防止溶液喷溅或溅沸经清洗、烘干后，用研磨器研磨至粒度约为0.125mm（120目），贮存于称量瓶或塑料自封样品袋中，置于干燥器中保存备用。注1：超高纯样品（预估杂质元素总含量小于2μg/g）或有特殊要求时可不经研磨。5.4.2石英玻璃纤维及制品将样品放入试样皿中，置于高温炉内，炉温控制在670℃±20℃,炉门开启缝隙约为25mm，使其灼烧5min～10min，然后关闭炉门再加热30min，至完全去除表面浸润剂或粘合剂。冷却至室温，将样品剪成长度小于10mm的短纤维。置于盐酸（1+1）或硝酸（1+1）中，于电热板上加热浸煮约10min（防止溶液喷溅或溅沸），经清洗、烘干后，贮存于称量瓶或塑料自封样品袋中，置于干燥器中保存备用。注1：对于织物和毡，应裁剪至合适的大小，只能堆积不能折叠放入相应的样品皿中。注2：开启炉门使挥发物逸出炉外，以防凝聚物沉积在样品或样品皿上。注3：如使用通风高温炉，不需打开炉门。注4：对于石英纤维棉或棉毡等样品，相关方可参考5.4.2自行约定样品预处理具体条件和操作步骤。46烧失量和二氧化硅含量的测定——灼烧差减法6.1方法提要和原理试料经高温灼烧至恒量，减少的质量分数即为烧失量，经氢氟酸和硫酸消解，使全部二氧化硅转化为四氟化硅而除去，再灼烧至恒量，可计算二氧化硅含量。反应方程式如下：SiO2+6HF→H2SiF6+2H2OH2SiF6→SiF4↑+2HF↑6.2试剂或材料6.2.1氢氟酸（HF）：质量分数30%～55%。6.2.2硫酸（H2SO4）：质量分数95%～98%。6.3仪器设备6.3.1天平，感量小于等于0.01mg。6.3.2铂坩埚，带盖。6.3.3高温炉，最高升温温度高于1200℃,控温精度±5℃,内置排气孔。6.3.4可调式电热板，表面由耐腐蚀非金属材料制成。6.3.5干燥器，内装变色硅胶。6.4试料称取约1g经110℃烘干不少于2h的试样，置于已恒量的铂坩埚中，盖上盖，并稍留缝隙。做两份试料的平行测定。6.5空白试验除不加试料外，采用与测定完全相同的分析步骤、试剂和用量，进行平行操作。6.6试验步骤6.6.1烧失量的测定将装有试料的铂坩埚及空白试验的铂坩埚置于960℃±5℃的高温炉内，灼烧不少于1h，取出坩埚置于干燥器中冷却至室温，称量。再灼烧20min，冷却，称量。反复灼烧，直至恒量。保留已恒量的试料坩埚和空白坩埚用于6.6.2二氧化硅含量的测定。6.6.2二氧化硅含量的测定5向6.6.1中已恒量的试料坩埚和空白坩埚中依次加入数滴水（润湿）、5mL氢氟酸、5滴硫酸溶液（1+4），置于105℃±5℃电热板上蒸发至近干。取下坩埚，冷却后用少量水洗涤坩埚内壁，再加入3mL氢氟酸，于105℃±5℃电热板上蒸发至近干，用少量水洗涤坩埚内壁，再次蒸干后，升高温度至200℃±5℃驱尽二氧化硫（白烟冒尽）。冷却后用湿滤纸或无尘纸擦净坩埚外壁，于960℃±5℃下灼烧30min，取出坩埚置于干燥器冷却至室温，称量。反复灼烧，直至恒量。6.7试验数据处理6.7.1烧失量结果计算与表示烧失量的质量分数(⑴LOI）按式（1）计算：式中：⑴LOI——烧失量的质量分数，%；m——试料的质量，单位为克（gm1——灼烧前坩埚和试料的质量，单位为克（gm2——灼烧后坩埚和试料的质量，单位为克（g）。平行测定结果先计算算术平均值再修约，按GB/T8170规定进行数值修约。以平行测定结果的算术平均值表示，计算结果表示到小数点后三位。6.7.2二氧化硅含量结果计算与表示二氧化硅的质量分数(⑴SiO2）按式（2）计算：式中：2——二氧化硅的质量分数，%；m——试料的质量，单位为克（g）；m2——灼烧后坩埚和试料的质量，单位为克（g）；m3——经氢氟酸处理后，再灼烧的残渣及坩埚质量，单位为克（g）；m0——空白试验的残渣质量，单位为克（g）。平行测定结果先计算算术平均值再修约，按GB/T8170规定进行数值修约。以平行测定结果的算术平均值表示，计算结果表示到小数点后三位。6.8精密度精密度用平行测定结果的绝对差值表示。在重复性条件下获得的独立测定结果的绝对差值期望值见表1。表1灼烧差减法-烧失量和二氧化硅含量测定结果的精密度期望值测定项目含量范围%绝对差值%烧失量>0.10%6二氧化硅含量≤99.9%>99.9%7硼含量的测定——发射光谱法7.1方法提要和原理试料经氢氟酸消解，用半转移法将试料溶液转移至一对平头电极上，蒸干。采用内标法，以钯元素作内标元素。用交流电弧激发试料。气态原子由激发态回到基态过程中，释放出特定波长的光，当分析条件固定，试料中待测元素的浓度较低时，其谱线强度与该元素在试料中的浓度成正比。7.2试剂或材料7.2.1氢氟酸（HF）推荐MOS级或MOS级以上，质量分数35%～55%。7.2.2硝酸（HNO3）推荐MOS级或MOS级以上，质量分数55%～72%。7.2.3盐酸（HCl）推荐MOS级或MOS级以上，质量分数36%～38%。7.2.4甘露醇[CH2OH(CHOH)4CH2OH]7.2.5甘露醇溶液（5g/L）将5g甘露醇溶于水中，加水稀释至1000mL。7.2.6钯内标溶液7.2.6.1钯内标浓溶液（1g/L）按照GB/T602的规定制备，称取0.1g海绵钯（光谱纯），精确至0.0001g，置于150mL石英玻璃烧杯中，加入2mL盐酸、1mL硝酸，微热溶解后蒸发至近干，加数滴水，然后滴加约1mL盐酸。再次蒸发近干，加数滴水，再加入7mL盐酸，至海绵钯充分溶解后，转移至100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。或直接使用有证标准物质。7.2.6.2钯内标稀溶液（20mg/L）取2.0mL钯内标浓溶液，置于100mL容量瓶中，加入10mL盐酸，0.1g氯化钾（光谱纯），用水稀释至刻度，摇匀。7.2.6.3钯内标稀释液（50mg/L）取5.0mL钯内标浓溶液，置于250mL容量瓶中，加入24.5mL盐酸，0.25g氯化钾，1.25g甘露醇，用水稀释至刻度，摇匀。7.2.7硼标准储备液（1g/L）7按照GB/T602的规定制备，称取1.429g硼酸（光谱纯），精确至0.0001g。置于150mL石英玻璃烧杯中，加50mL水，分数次共加入75mL盐酸，于80℃~90℃电热板上加热溶解，完全溶解后冷却，转移至250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。或直接使用有证标准物质。7.2.8硼标准系列溶液7.2.8.1第一级标准系列溶液（10mg/L）取1.0mL硼标准储备液置于100mL容量瓶中，加入2mL钯内标浓溶液，0.10g氯化钾（光谱纯0.50g甘露醇，用钯内标稀释液稀释至刻度，摇匀。7.2.8.2第二级标准系列溶液（3mg/L）取15.0mL第一级硼标准系列溶液，置于50mL容量瓶中，用钯内标稀释液稀释至刻度。7.2.8.3第三级标准系列溶液（1mg/L）第三级硼标准系列溶液由第一级硼标准系列溶液用钯内标稀释液稀释10倍。7.2.8.4第四级标准系列溶液（0.2mg/L）第四级硼标准系列溶液由第一级硼标准系列溶液用钯内标稀释液稀释50倍。7.2.8.5第五级标准系列溶液（0.1mg/L）第五级硼标准系列溶液由第三级硼标准系列溶液用钯内标稀释液稀释10倍。注1：上述标准溶液和标准系列溶液均贮存于聚乙烯塑料瓶中。注2：标准系列溶液级差浓度和内标元素加入量，可根据待测元素含量、不同仪器适当调整。7.2.9封闭剂（10g/L）称取1g聚苯乙烯（优级纯）置于玻璃瓶中，加入100ml乙酸乙酯（优级纯）溶解。7.2.10显影液A液：称取2g硫酸对甲氨基苯酚（米吐尔）、52g无水亚硫酸钠、10g对苯二酚，置于棕色玻璃瓶中，加入1000mL水充分溶解；B液：称取44g无水碳酸钠、2g溴化钾，置于棕色玻璃瓶中，加入1000mL水充分溶解；使用时，A液、B液按等体积混合。7.2.11停影液3%～6%的冰乙酸溶液。7.2.12定影液称取400g硫代硫酸钠、25g无水亚硫酸钠，置于玻璃瓶中，加入1000mL水、8mL冰乙酸充分溶解。7.2.13石墨电极光谱纯，直径6mm。7.2.14感光板8紫外Ⅱ型7.3仪器设备7.3.1天平，感量小于等于0.1mg。7.3.2发射光谱摄谱仪，三透镜照明系统棱镜或光栅摄谱仪。7.3.3交流电弧发生器，额定电压380V，额定电流8A。7.3.4测微光度计，灵敏度2.5×10-9A/mm/m，振动周期约等于1s。7.3.5有机玻璃操作箱（附红外灯）。7.3.6电热消解仪或微波消解仪。7.3.7可调式电热板，表面由耐腐蚀非金属材料制成。7.3.8消解罐，由耐氢氟酸材质制成，可以是铂金、聚四氟乙烯（PTFE）、全氟烷氧基树脂（PFA）等材质。7.4试验步骤7.4.1试料称取约0.2g试样，置于消解罐中。可根据杂质含量情况进行相应调整。做三份试料的平行测定。7.4.2空白试验除不加试料外，采用与测定完全相同的分析步骤、试剂和用量，进行平行操作。7.4.3测定测定步骤如下：4mL氢氟酸。下列消解方法为推荐性消解方法，实验室可根据实际情况选择使用或参考使用。1）湿法消解：盖上消解罐盖，稍留缝隙或通过溶样罐自带泄压阀调节，将消解罐置于105℃±5℃电热板或电热消解仪上加热分解试料，充分溶解后，于90℃±5℃电热板或电热消解仪上蒸发至干，冷2）微波消解：将微波消解罐置于120℃±5℃微波消解仪中分解试料，微波消解法需严格遵守微波消解仪使用说明及注意事项进行操作。充分溶解后，取出微波消解罐于90℃±5℃电热板或电热消解仪上蒸发至干，冷却。（微波消解罐取出时，应遵守微波消解仪所提供的合适温度、压力条件）b）加入0.2mL钯内标稀溶液于消解罐中浸取残渣。吸取0.1mL此溶液移至涂有1滴封闭剂的一对平头电极顶端，在红外灯下蒸发至干，待摄谱。c）分别吸取0.1mL标准系列溶液移至涂有1滴封闭剂的一对平头电极顶端，在红外灯下蒸发至干，待摄谱。d）将标准系列溶液、试料溶液与空白溶液按下述相同摄谱条件摄于同一谱板上。e）摄谱条件：用发射光谱仪摄谱，其狭缝及中间光栅根据仪器型号自定。交流电弧8A，曝光30s（不预燃）。f）将摄好的谱板在20℃±1℃的环境条件下，浸入显影液中，显影后取出，放入停影液中，停影15s～20s，取出放入定影液中，定影10min～20min，用水冲洗约20min，晾干。9g）用测微光度计测定分析线对应的黑度。硼分析线取249.77nm，钯内标线取302.79nm。7.4.4标准曲线绘制用6.4.3测得的标准系列溶液的分析线对应的黑度值(ΔW）与标准系列溶液浓度值（C）绘制ΔW-lgC标准曲线。7.5结果计算与表示试料中硼含量的质量分数(⑴B）按式（3）计算：m式中：⑴B——试料中硼元素的质量分数，单位为微克每克(μg/gCB——试料溶液中硼元素的浓度，单位为微克每毫升(μg/mLC0——空白溶液中硼元素的浓度，单位为微克每毫升(μg/mLV——试料溶液的体积，单位为毫升（mLm——试料的质量，单位为克（g）。平行测定结果先计算算术平均值再修约，按GB/T8170规定进行数值修约。以平行测定结果的算术平均值表示，计算结果表示到小数点后两位。当三次平行测定结果的精密度符合7.6要求时，取三次平行测定结果的算术平均值；当三次平行测定结果的精密度不符合7.6要求时，分别计算任意两次平行测定结果的精密度，取符合7.6精密度要求且最小精密度的两次平行测定结果的算术平均值。注：待测元素含量小于0.3μg/g时，分别计算三次平行测定结果、任意两次平行测定结果的精密度，取最小精密度的测定结果的算术平均值。7.6精密度精密度用平行测定结果的相对标准偏差表示。在重复性条件下获得的独立测定结果的相对标准偏差期望值见表2。表2发射光谱法测定结果的精密度期望值待测元素含量范围相对标准偏差%0.3~1<0.3——8石墨炉原子吸收光谱法（GFAAS）8.1范围本方法适用于样品中铝、铁、钙、镁、钛、铜、钴、镍、锰、锂、钠、钾等元素的测定。其他元素的测定可参照本方法。8.2方法提要和原理试料经氢氟酸消解，使全部二氧化硅转化为四氟化硅而除去，残渣用硝酸溶解后引入石墨炉原子吸收光谱仪。当光源辐射出的待测元素的特征谱线通过试料的蒸汽时，被蒸汽中待测元素的基态原子所吸收，在一定浓度范围，其吸收强度与溶液中待测元素的浓度成正比。8.3试剂或材料8.3.1氢氟酸（HF）推荐UP级或UP级以上，质量分数35%～55%。8.3.2硝酸（HNO3）：推荐UP级或UP级以上，质量分数55%～72%。8.3.3单元素标准溶液（100μg/mL）按照GB/T602的规定制备或直接使用有证标准物质。8.3.4标准储备液8.3.4.1铝、钛标准储备液（1μg/mL）分别吸取铝单元素标准溶液、钛单元素标准溶液各10mL，用硝酸（1+99）定容到100mL，再从定容后溶液中吸取10mL，用硝酸（1+99）定容到100mL。8.3.4.2铁、锰标准储备液（0.5μg/mL）铁、锰标准储备液（0.5μg/mL）：分别吸取铁单元素标准溶液、锰单元素标准溶液各10mL，用硝酸（1+99）定容到100mL，再从定容后溶液中吸取5mL，用硝酸（1+99）定容到100mL。8.3.4.3锂标准储备液（0.2μg/mL）吸取锂单元素标准溶液10mL，用硝酸（1+99）定容到100mL，从定容后溶液中吸取2mL，用硝酸（1+99）定容到100mL。8.3.4.4镍、钠、铜、钴、钾标准储备液（0.1μg/mL）分别吸取镍单元素标准溶液、钠单元素标准溶液、铜单元素标准溶液、钴单元素标准溶液、钾单元素标准溶液各10mL，用硝酸（1+99）定容到100mL，从定容后溶液中吸取10mL，用硝酸（1+99）定容到100mL，从第二次定容后溶液吸取2mL，用硝酸（1+99）定容到200mL。8.3.4.5镁、钙标准储备液（0.05μg/mL）分别吸取镁单元素标准溶液、钙单元素标准溶液各10mL，用硝酸（1+99）定容到100mL，从定容后溶液中吸取10mL，用硝酸（1+99）定容到200mL，从第二次定容后溶液吸取2mL，用硝酸（1+99）定容到200mL。注：可根据待测元素含量高低适当调整各元素标准储备液浓度。8.4仪器设备8.4.1天平，感量小于等于0.1mg。8.4.2可调式电热板，表面由耐腐蚀非金属材料制成。8.4.3电热消解仪或微波消解仪。8.4.4消解罐，由耐氢氟酸材质制成，可以是铂金、聚四氟乙烯（PTFE）、全氟烷氧基树脂（PFA）等材质。8.4.5石墨炉原子吸收光谱仪。8.4.6空心阴极灯，铝、钛、钙、镁、铁、铜、钴、镍、锰、锂、钠、钾等元素空心阴极灯。8.5试验步骤8.5.1试料称取约0.05g~0.1g试样，置于消解罐中。可根据杂质含量情况进行相应调整。做三份试料的平行测8.5.2空白试验除不加试料外，采用与测定完全相同的分析步骤、试剂和用量，进行平行操作。8.5.3试料溶液的制备向装有试料的消解罐和空白试验消解罐中依次加入数滴水（润湿）、3mL～5mL氢氟酸。下列消解方法为推荐性消解方法，根据实验室条件选择使用：a）湿法消解：盖上消解罐盖，稍留缝隙或通过消解罐自带泄压阀调节，将消解罐置于105℃±5℃电热板或电热消解仪上加热分解试料，充分溶解后，于100℃±5℃电热板或电热消解仪上缓慢加热蒸发至干以赶尽氢氟酸。冷却后，加入10mL硝酸（1+99），待完全溶解后摇匀，待测。b）微波消解：将微波消解罐置于150℃±5℃微波消解仪中分解试料，微波消解法需严格遵守微波消解仪使用说明及注意事项进行操作。充分溶解后，取出微波消解罐（微波消解罐取出时，需严格遵守微波消解仪所提供的合适温度、压力条件于100℃±5℃电热板或电热消解仪上缓慢加热蒸发至干以赶尽氢氟酸。冷却后，加入10mL硝酸（1+99），待完全溶解后摇匀，待测。注1：必要时可通过增加氢氟酸用量、补加氢氟酸、硝酸等提高消解能力，使试料完全消解。注2：可根据实际情况适当调整消解温度和蒸干温度，需考虑防止溶液喷溅或溅沸、待测元素挥发损失。注3：加入硝酸（1+99）的体积可根据待测元素含量高低进行相应调整。8.5.4仪器工作条件表3为推荐性仪器工作条件，不同型号仪器可参考设置最佳仪器工作条件。表3石墨炉原子吸收光谱仪推荐仪器工作条件元素仪器参数波长nm狭缝nm灯电流mA干燥温度℃灰化温度℃原子化温度℃净化温度℃Al309.30.72512002400——Fe248.30.23012002100——Ca422.70.7110023502500Mg285.20.768001900——Ti364.30.235150024502500Cu324.80.711001900——Co242.50.214002400——Ni232.00.22511002300——Mn279.50.22013001900——Li670.80.29002300——Na589.00.289001500——K766.50.789001500——8.5.5标准系列溶液配制由标准储备液（8.3.4）逐级稀释、配制（稀释过程中保持相同的基体）。标准系列溶液推荐配制浓度见表4。表4GFAAS法标准系列溶液推荐配制浓度单位为微克每升序号AlTiFeMnLiNiCuCoNaKMgCa储备液100010005005002005050系列1202042222211系列24040202084444422系列3606030306666633系列4808040408888844系列550502055注1：标准系列溶液基体与试料溶液尽可能保持一致。注2：可根据仪器性能及待测元素含量高低调整标准系列溶液浓度。8.5.6标准曲线绘制和试料测定按照试验要求和仪器操作规程，参考表3给出的仪器工作条件，设置最佳仪器工作条件参数。测定元素标准系列溶液的吸光度。以标准系列溶液浓度为横坐标，对应的吸光度为纵坐标绘制浓度－吸光度（C-A）标准曲线。相同条件下测定空白溶液和试料溶液相应元素的吸光度。对比浓度-吸光度（C-A）标准曲线得相应的质量浓度。8.6结果计算与表示试料中元素含量的质量分数(⑴x）按式（4）计算：式中：⑴x——试料中被测元素含量的质量分数，单位为微克每克(μg/gCx——试料溶液中被测元素的浓度，单位为微克每升(μg/LC0——空白溶液中被测元素的浓度，单位为微克每升(μg/LV——试料溶液的体积，单位为毫升（mLf——试料溶液被稀释的倍数；m——试料的质量，单位为克（g）。平行测定结果先计算算术平均值再修约，按GB/T8170规定进行数值修约。以平行测定结果的算术平均值表示，计算结果表示到小数点后两位。当三次平行测定结果的精密度符合8.7要求时，取三次平行测定结果的算术平均值；当三次平行测定结果的精密度不符合8.7要求时，分别计算任意两次平行测定结果的精密度，取符合8.7精密度要求且最小精密度的两次平行测定结果的算术平均值。注：待测元素含量小于0.3μg/g（样品方法检出限附近）时，分别计算三次平行测定结果、任意两次平行测定结果的精密度，取最小精密度的测定结果的算术平均值。8.7精密度精密度用平行测定结果的相对标准偏差表示。在重复性条件下获得的独立测定结果的相对标准偏差期望值见表5。表5石墨炉原子吸收光谱法测定结果的精密度期望值待测元素含量范围相对标准偏差%0.5~10.3~0.5<0.3——9火焰原子吸收光谱法（FAAS）9.1范围本方法适用于样品中锂、钠、钾等元素的测定。其他元素的测定可参照本方法。9.2方法提要和原理9.3试剂或材料9.3.1氢氟酸（HF）推荐UP级或UP级以上，质量分数35%～55%。9.3.2硝酸（HNO3）推荐UP级或UP级以上，质量分数55%～72%。9.3.3氯化铯溶液（4g/L）称取1g氯化铯（光谱纯），精确至0.01g，置于150mL石英烧杯中，用水溶解后移入250mL容量瓶中，加5mL硝酸（1+1），用水稀释至刻度，摇匀，移入聚乙烯塑料瓶中贮存。9.3.4单元素标准溶液（100μg/mL）按照GB/T602的规定制备或直接使用有证标准物质。9.3.5标准储备液（1.0μg/mL）锂、钠、钾标准储备液（1.0μg/mL分别吸取锂单元素标准溶液、钠单元素标准溶液、钾单元素标准溶液10mL，用硝酸（1+99）定容到100mL，再从定容后溶液中吸取10mL，加入氯化铯溶液10mL，用硝酸（1+99）定容到100mL。注：可根据待测元素含量高低适当调整各元素标准储备液浓度。9.4仪器设备9.4.1天平，感量小于等于0.1mg。9.4.2可调式电热板，表面由耐腐蚀非金属材料制成。9.4.3电热消解仪或微波消解仪。9.4.4消解罐，由耐氢氟酸材质制成，可以是铂金、聚四氟乙烯（PTFE）、全氟烷氧基树脂（PFA）等材质。9.4.5火焰原子吸收光谱仪。9.4.6空心阴极灯。9.4.7分析用钢瓶乙炔气和空气压缩机。9.5试验步骤9.5.1试料称取约0.5g~1.0g试料，置于消解罐中。可根据杂质含量情况进行相应调整。做三份试料的平行测9.5.2空白试验除不加试料外，采用与测定完全相同的分析步骤、试剂和用量，进行平行操作。9.5.3试料溶液向装有试料的消解罐和空白试验消解罐中依次加入数滴水（润湿）、7mL～10mL氢氟酸。下列消解方法为推荐性消解方法，根据实验室条件选择使用：a）湿法消解：盖上消解罐盖，稍留缝隙或通过消解罐自带泄压阀调节，将消解罐置于105℃±5℃电热板或电热消解仪上加热分解试料，充分溶解后，于100℃±5℃电热板或电热消解仪上缓慢加热蒸发至干以赶尽氢氟酸。冷却，加入10mL硝酸（1+99继续加热使其残渣完全溶解，冷却，移入25mL容量瓶中，加入2.5mL氯化铯溶液，用硝酸（1+99）稀释至刻度，摇匀，待测。b）微波消解：将微波消解罐置于150℃±5℃微波消解仪中分解试料，微波消解法需严格遵守微波消解仪使用说明及注意事项进行操作。充分溶解后，取出微波消解罐（微波消解罐取出时，需严格遵守微波消解仪所提供的合适温度、压力条件于100℃±5℃电热板或电热消解仪上缓慢加热蒸发至干以赶尽氢氟酸。冷却，加入10mL硝酸（1+99），继续加热使其残渣完全溶解，冷却，移入25mL容量瓶中，加入2.5mL氯化铯溶液，用硝酸（1+99）稀释至刻度，摇匀，待测。注1：必要时可通过增加氢氟酸用量、补加氢氟酸、硝酸等提高消解能力，使试料完全消解。注2：可根据实际情况适当调整消解温度和蒸干温度，需考虑防止溶液喷溅或溅沸、待测元素挥发损失。注3：定容体积可根据待测元素含量高低进行相应调整。9.5.4仪器工作条件表6为推荐性仪器工作条件，不同型号仪器可参考设置最佳仪器工作条件。表6火焰原子吸收光谱仪推荐仪器工作条件元素仪器参数波长nm灯电流mA燃烧器高度mm空气：乙炔V:V燃烧器旋转角Li670.8363.5:1零位Na589.0383.8:1零位K766.5353.5:1零位9.5.5标准系列溶液配制由标准储备液（9.3.5）逐级稀释、配制（稀释过程中保持相同的基体标准系列溶液推荐配制浓度见表7。表7FAAS法标准系列溶液推荐配制浓度单位为微克每毫升序号LiNaK系列10.050.050.05系列20.10.10.1系列30.30.30.3系列40.50.50.5系列5注1：标准系列溶液基体与试料溶液尽可能保持一致。注2：可根据仪器性能及待测元素含量高低调整标准系列溶液浓度。9.5.6标准曲线绘制和试料测定按照试验要求和仪器操作规程，参考表6给出的仪器工作条件，设置最佳仪器工作条件参数。分别测定各元素标准系列溶液的吸光度。以标准系列溶液浓度为横坐标，对应的吸光度为纵坐标绘制浓度-吸光度（C-A）标准曲线。相同条件下测定空白溶液和试料溶液的吸光度。对比浓度-吸光度（C-A）标准曲线得相应的质量浓度。9.6结果计算与表示试料中待测元素含量的质量分数(⑴x）按式（5）计算：式中：⑴x——试料中被测元素含量的质量分数，单位为微克每克(μg/gcx——试料溶液中被测元素的浓度，单位为微克每毫升(μg/mLc0——空白溶液中被测元素的浓度，单位为微克每毫升(μg/mLV——试料溶液的体积，单位为毫升（mLf——试料溶液被稀释的倍数；m——试料的质量，单位为克（g）。平行测定结果先计算算术平均值再修约，按GB/T8170规定进行数值修约。以平行测定结果的算术平均值表示，计算结果表示到小数点后两位。当三次平行测定结果的精密度符合9.7要求时，取三次平行测定结果的算术平均值；当三次平行测定结果的精密度不符合9.7要求时，分别计算任意两次平行测定结果的精密度，取符合9.7精密度要求且最小精密度的两次平行测定结果的算术平均值。注：待测元素含量小于0.3μg/g（样品方法检出限附近）时，分别计算三次平行测定结果、任意两次平行测定结果的精密度，取最小精密度的测定结果的算术平均值。9.7精密度精密度用平行测定结果的相对标准偏差表示。在重复性条件下获得的独立测定结果的相对标准偏差期望值见表8。表8火焰原子吸收光谱法测定结果的精密度期望值待测元素含量范围相对标准偏差%0.3~1<0.3——10电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）本方法适用于样品中铝（Al）、铁（Fe）、钙（Ca）、镁（Mg）、钛镍（Ni）、锰（Mn）、锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、锆（Zr）、铬（Cr）、钡（Ba）、磷（P）、锗（Ge）、钼（Mo）、镉（Cd）、铍（Be）、铋（Bi）、铟（In）、铌（Nb）、铅（Pb）、锡（Sn）、锶（Sr）、钽（Ta）、钒（V）、钨（W）、锌（Zn）等元素的测定。其他元素的测定可参照本方法。10.2方法提要和原理试料经氢氟酸消解，使全部二氧化硅转化为四氟化硅而除去，残渣用硝酸溶解后，由载气带入电感耦合等离子体发射光谱仪雾化系统进行雾化后，以气溶胶形式进入等离子体中，在高温和惰性气氛中被充分蒸发、原子化、电离和激发，发射出所含元素的特征谱线。根据特征谱线的存在与否，鉴别样品中是否含有某种元素（定性分析根据特征谱线强度确定试料中相应元素的含量（定量分析）。在一定浓度范围内，其发射强度与溶液中待测元素的浓度成正比。10.3试剂或材料10.3.1氢氟酸（HF）推荐UP级或UP级以上，质量分数35%～55%。10.3.2硝酸（HNO3）推荐UP级或UP级以上，质量分数55%～72%。10.3.3标准溶液（100μg/mL）按照GB/T602的规定制备或直接使用有证标准物质。注：可根据待测元素含量情况调整标准溶液浓度。10.3.4标准储备液（1μg/mL）由标准溶液（10.3.3）逐级稀释、制备。注1：稀释过程中保持相同的基体和酸度。注2：可根据待测元素含量情况调整标准储备液浓度。10.4仪器设备10.4.1天平，感量小于等于0.1mg。10.4.2可调式电热板，表面由耐腐蚀非金属材料制成。10.4.3电热消解仪或微波消解仪。10.4.4消解罐，由耐氢氟酸材质制成，可以是铂金、聚四氟乙烯（PTFE）、全氟烷氧基树脂（PFA）等材质。10.4.5电感耦合等离子体发射光谱仪。10.5试验步骤10.5.1试料称取约0.1g~1.5g试样，置于消解罐中。可根据待测元素含量情况进行相应调整。做三份试料的平行测定。10.5.2空白试验除不加试料外，采用与测定完全相同的分析步骤、试剂和用量，进行平行操作。10.5.3试料溶液的制备向装有试料的消解罐和空白试验消解罐中依次加入数滴水（润湿）、5mL～10mL氢氟酸。下列消解方法为推荐性消解方法，根据实验室条件选择使用：a）湿法消解：盖上消解罐盖，稍留缝隙或通过消解罐自带泄压阀调节，将消解罐置于电热板或电热消解仪上加热分解试料，充分溶解后，缓慢蒸发至干以赶尽氢氟酸。冷却后，加入10mL硝酸（2+98待完全溶解后摇匀，待测。b）微波消解：将微波消解罐置于微波消解仪中加热分解试料，微波消解法需严格遵守微波消解仪使用说明及注意事项进行操作。充分溶解后，取出微波消解罐（微波消解罐取出时，需严格遵守微波消解仪所提供的合适温度、压力条件置于电热板或电热消解仪上，缓慢蒸发至干以赶尽氢氟酸。冷却后，加入10mL硝酸（2+98），待完全溶解后摇匀，待测。注1：必要时，可通过增加氢氟酸用量、补加氢氟酸、硝酸等以提高消解能力，使试料完全消解。注2：可根据实际情况设置消解温度和蒸干温度，需考虑防止溶液喷溅或溅沸、待测元素挥发损失。注3：消解温度和蒸干温度推荐参考温度：105℃。注4：加入硝酸（2+98）的体积可根据样品待测元素含量情况进行相应调整。10.5.4仪器工作条件表9为推荐性仪器工作条件，不同型号仪器应参考选定最佳工作条件。表10为推荐分析谱线波表9电感耦合等离子体发射光谱仪推荐仪器工作条件项目条件项目条件功率1.2kW提升延迟时间25s雾化气流量0.7L/min稳定时间等离子体气流量12L/min积分时间辅助气流量1L/min重复次数进样量1.5mL/min————表10推荐分析谱线波长元素AlBaBeBiCaCdCoCrCuFe波长/nm396.152455.403313.042223.061317.933214.439228.615267.716327.395238.204元素GeInKLiMgMnMoNaNbNi波长/nm265.117230.606766.491670.783285.213257.610202.032589.592316.340231.604元素PPbSnSrTaTiVWZnZr波长/nm213.618220.353189.925407.771240.063334.941292.401239.709213.857343.82310.5.5标准系列溶液配制由标准储备液（10.3.4）逐级稀释、配制（稀释过程中保持相同的基体），标准系列溶液推荐配制浓度见表11。表11ICP-OES法标准系列溶液推荐配制浓度20单位为微克每升系列浓度系列浓度系列浓度系列浓度系列1系列5系列91000系列136000系列220系列6200系列102000系列147000系列330系列7300系列113000系列158000系列450系列8500系列125000系列1610000注1：标准系列溶液基体与试料溶液尽可能保持一致。注2：可根据待测元素含量、仪器性能选择或调整各标准系列溶液浓度。注3：配制的标准系列溶液浓度值应尽量接近试料溶液中待测元素的浓度值。10.5.6标准曲线绘制和试料测定按照试验要求和仪器操作规程，设置最佳仪器工作条件参数（可参考表11和表12给出的推荐仪器工作条件及推荐分析谱线波长）。测定元素标准系列溶液的谱线发射强度。以标准系列溶液浓度为横坐标，对应的谱线发射强度为纵坐标绘制浓度-谱线发射强度（C-I）标准曲线。相同条件下测定空白溶液和试料溶液的元素谱线发射强度。对比浓度-谱线发射强度（C-I）标准曲线得相应的质量浓度。10.6试验数据处理10.6.1结果计算与表示试料中待测元素含量的质量分数(⑴x）按式（6）计算：式中：⑴x——试料中被测元素含量的质量分数，单位为微克每克(μg/gCx——试料溶液中被测元素的浓度，单位为微克每升(μg/LC0——空白溶液中被测元素的浓度，单位为微克每升(μg/LV——试料溶液的体积，单位为毫升（mLf——试料溶液被稀释的倍数；m——试料的质量，单位为克（g）。平行测定结果先计算算术平均值再修约，按GB/T8170规定进行数值修约。以平行测定结果的算术平均值表示，计算结果表示到小数点后两位。当三次平行测定结果的精密度符合10.7要求时，取三次平行测定结果的算术平均值；当三次平行测定结果的精密度不符合10.7要求时，分别计算任意两次平行测定结果的精密度，取符合10.7精密度要求且最小精密度的两次平行测定结果的算术平均值。注：待测元素含量小于0.3μg/g（样品方法检出限附近）时，分别计算三次平行测定结果、任意两次平行测定结果的精密度，取最小精密度的测定结果的算术平均值。2110.7精密度精密度用平行测定结果的相对标准偏差表示。在重复性条件下获得的独立测定结果的相对标准偏差推荐期望值见表12。表12电感耦合等离子体发射光谱法测定结果的精密度期望值待测元素含量范围相对标准偏差%0.3μg/g~0.5μg/g<0.3μg/g——11电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）本方法适用于样品中铝（Al）、铁（Fe）、钙（Ca）、镁（Mg）、钛镍（Ni）、锰（Mn）、锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、锆（Zr）、铬（Cr）、钡（Ba）、磷（P）、锗（Ge）、钼（Mo）、镉（Cd）、铍（Be）、铋（Bi）、铟（In）、铌（Nb）、铅（Pb）、锡（Sn）、锶（Sr）、钽（Ta）、V（钒）、钨（W）、锌（Zn）等元素的测定。其他元素的测定可参照本方法。11.2方法提要和原理试料经氢氟酸消解后，使全部二氧化硅转化为四氟化硅而除去，残渣用硝酸溶解后，试料溶液由载气带入电感耦合等离子体质谱仪雾化系统进行雾化后，以气溶胶形式进入高频等离子体炬焰中，在高温和惰性气氛下被充分蒸发、汽化解离、原子化和电离，转化成带正电荷的正离子经离子透镜等装置后进入质量分离器，质量分离器根据离子的质荷比进行分离，离子信号由电子倍增器接收，经放大后进行检测。待测元素在一定浓度范围内，其质量数所对应的信号响应值与其浓度成正比，从而进行定性或定量分析。11.3试验条件进行一般的微量和痕量测定时，需做好实验室整体环境清洁；进行超痕量或要求较高的测定时，推荐使用超净实验室。根据待测元素含量水平，制样和测定区域宜具有相应的洁净度，具体可参照GB/T25915.1中定义的洁净度等级的要求。11.4试剂或材料11.4.1氢氟酸（HF）推荐UP级或UP级以上，质量分数35%～55%。2211.4.2硝酸（HNO3）推荐UP级或UP级以上，质量分数55%～72%。11.4.3标准溶液（100μg/mL）按照GB/T602的规定制备或直接使用有证标准物质。注：可根据待测元素含量情况调整标准溶液浓度。11.4.4标准储备液（1μg/mL）由标准溶液（11.4.3）逐级稀释、制备。注1：稀释过程中保持相同的基体。注2：可根据待测元素含量情况调整标准储备液浓度。11.4.5钪（Sc）、钇（Y）、铑（Rh）、铼（Re）标准溶液（100μg/mL）按照GB/T602的规定制备或直接使用有证标准物质。11.4.6钪（Sc）、钇（Y）、铑（Rh）、铼（Re）内标溶液（0.1μg/mL）由标准溶液（11.4.5）逐级稀释、制备。注1：稀释过程中保持相同的基体。注2：可根据实际情况调整内标溶液浓度、内标元素或选择其他元素作为内标。11.5仪器设备11.5.1天平，感量小于等于0.1mg。11.5.2可调式电热板，表面由耐腐蚀非金属材料制成。11.5.3电热消解仪或微波消解仪。11.5.4消解罐，由耐氢氟酸材质制成，可以是铂金、聚四氟乙烯（PTFE）、全氟烷氧基树脂（PFA）等材质。11.5.5电感耦合等离子体质谱仪11.6试验步骤11.6.1试料称取约0.1g~1.5g试料，置于消解罐中。可根据杂质含量情况进行相应调整。做三份试料的平行测11.6.2空白试验除不加试料外，采用与测定完全相同的分析步骤、试剂和用量，进行平行操作。11.6.3试料溶液的制备2311.6.4仪器工作条件表13为推荐性仪器工作条件，不同型号仪器应参考选定最佳工作条件。表14为推荐元素质量表13电感耦合等离子体质谱仪推荐工作条件项目条件项目条件功率1.55kW进样量1.5mL/min雾化气流量1.05L/min样品引入时间25s等离子体气流量12L/min稳定时间35s载气氩气流量1.18L/min重复次数表14推荐元素质量数元素LiBeBNaMgAlPKCaTi质量数7923