中國(guó)粉體網(wǎng)訊 高純氧化鋁粉體是生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶的重要原料，呈白色微粉狀，粒度均勻，無(wú)色無(wú)味，難溶于水，能溶于無(wú)機(jī)酸和堿性溶液，化學(xué)性能穩(wěn)定，具有良好的燒結(jié)性能。近年來(lái)，市場(chǎng)對(duì)高端高純氧化鋁的需求逐漸增大，作為藍(lán)寶石單晶原料的氧化鋁粉體在純度和雜質(zhì)含量上，都有極高的要求，藍(lán)寶石中各類金屬雜質(zhì)會(huì)對(duì)藍(lán)寶石的光學(xué)性能和熱性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此需要對(duì)氧化鋁中痕量雜質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。
目前電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-OES)檢測(cè)高純氧化鋁多采用高壓溶樣和微波消解溶樣兩種溶樣方法，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《高純氧化鋁痕量金屬元素測(cè)定電感耦合等離子發(fā)射光譜法》(GB/T 37248-2018)采用硫酸(1+3)高壓溶樣并用稀硫酸清洗溶樣罐，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《氧化鋁化學(xué)分析方法和物理性能測(cè)定方法第1部分:微量元素含量的測(cè)定電感耦合等離子發(fā)射光譜法》(GB/T 6609.1-2018)采用硫酸(1+2)微波消解或鹽酸(3+1)高壓溶樣，部分元素檢出限僅有0.1%，難以滿足高純氧化鋁檢測(cè)要求。
其他高純氧化鋁檢測(cè)方法包括化學(xué)分光光度法，火焰原子吸收光譜法，電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)，直流輝光放電質(zhì)譜法(GD-MS)等。
其中，原子吸收光譜法對(duì)于多元素檢測(cè)操作繁瑣，實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)；直流輝光放電質(zhì)譜法具有極高的精度和簡(jiǎn)單的前置步驟，但儀器價(jià)格以及維護(hù)費(fèi)用極其昂貴，成本過(guò)高；分光光度法往往需要加入多種顯色試劑，可能引入更多雜質(zhì)；ICP-MS精度較ICP-OES高2個(gè)數(shù)量級(jí)，但價(jià)格較高，可檢測(cè)范圍較小，在檢測(cè)ppm級(jí)物質(zhì)時(shí)性價(jià)比不如ICP-OES，若元素含量較高，準(zhǔn)確度也會(huì)有所下降。
高純氧化鋁中痕量硅的測(cè)定
高純氧化鋁粉體中二氧化硅的測(cè)定當(dāng)前主要采用的方法有硅鉬藍(lán)顯色法、原子吸收分光光度法、熒光光譜法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-OES)三種。
硅鉬藍(lán)分光光度法是測(cè)定Si(IV)的最原始的方法，通常在酸性條件下用鉬酸銨和硅反應(yīng)生成硅鉬黃，然后用還原劑還原成硅鉬藍(lán)顯色，磷元素在硅鉬藍(lán)反應(yīng)中有較大影響。
國(guó)內(nèi)對(duì)分光光度法檢測(cè)氧化鋁中Si的研究多數(shù)精度不高，不適用于藍(lán)寶石原料粉體的檢測(cè)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高純氧化鋁化學(xué)分析方法二氧化硅含量的測(cè)定正戊醇萃取鉬藍(lán)光度法》(YS/T 629.1-2007)雖然勉強(qiáng)達(dá)到ppm級(jí)，但所用儀器微波消解儀價(jià)格昂貴，成本較高。
ICP-OES法具有檢測(cè)速度快，可同時(shí)檢測(cè)多種元素等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《高純氧化鋁痕量金屬元素的測(cè)定電感耦合等離子發(fā)射光譜法》(GB/T 37248-2018)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《氧化鋁化學(xué)分析方法和物理性能測(cè)定方法第1部分:微量元素含量的測(cè)定電感耦合等離子發(fā)射光譜法》(GB/T 6609.1-2018)，建材標(biāo)準(zhǔn)《高純氧化鋁的痕量金屬元素等離子體發(fā)射光譜檢測(cè)方法》(JC/T 2147-2012)均采用ICP-OES法檢測(cè)氧化鋁中含有的微量或痕量Si(IV)，檢測(cè)范圍可達(dá)1-100ppm以內(nèi)。但I(xiàn)CP-OES法需要液體進(jìn)樣，前處理可采用磷酸、硫酸、鹽酸、硝酸溶解樣品。其中磷酸和硫酸沸點(diǎn)高，不易揮發(fā)，對(duì)儀器設(shè)備損耗較大，鹽酸、硝酸溶解效果不好。
熒光光譜法(AFS)采用熔融制樣和粉體壓片兩種方法處理樣品，采用固體進(jìn)樣，精準(zhǔn)度高，回收率好。但以上兩種儀器價(jià)格昂貴，通常大型企業(yè)或?qū)I(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)才有能力購(gòu)買(mǎi)，不適于普通公司生產(chǎn)線檢測(cè)推廣。
ICP-OES檢測(cè)高純氧化鋁粉體中痕量金屬元素
電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀采用液體進(jìn)樣，常見(jiàn)的固體樣品前處理方法有浸泡法、直接溶解法、微波消解法、高壓溶解法等。常用的無(wú)機(jī)溶劑為硝酸，鹽酸，氫氟酸等易揮發(fā)溶劑，硫酸磷酸等高沸點(diǎn)溶劑，脫離高溫點(diǎn)后易帶著固體樣品迅速凝結(jié)，堵塞進(jìn)霧器，對(duì)檢測(cè)造成影響，可以采用小批量檢測(cè)，頻繁清洗。部分難以溶解的樣品，也會(huì)采用懸濁液進(jìn)樣的方式，同樣會(huì)對(duì)檢測(cè)造成影響。
北方民族大學(xué)的科研人員選用一定配比的磷硫混酸，在選定的高溫高壓條件下溶解氧化鋁粉體后，用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀能夠迅速有效測(cè)定所得基質(zhì)溶液中K、Ca、Na、Mg、Cd、Cr、Cu這7種金屬元素的含量。
檢測(cè)結(jié)果顯示：K元素檢測(cè)波長(zhǎng)766.490nm，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9999，11次檢測(cè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.16%，檢出限0.005μg/g，25μg/g加標(biāo)回收率為93.62%；Na元素檢測(cè)波長(zhǎng)589.592nm，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9999，1 1次檢測(cè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為11.81%，檢出限3.45μg/g，25μg/g加標(biāo)回收率為101.42%；Ca元素檢測(cè)波長(zhǎng)396.847nm，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9992，1 1次檢測(cè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.95%，檢出限0.01μg/g，25μg/g加標(biāo)回收率為101.53%；Mg元素檢測(cè)波長(zhǎng)285.213nm，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9997，11次檢測(cè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為13.20%，檢出限0.08μg/g，25μg/g加標(biāo)回收率為97.46%；Cu元素檢測(cè)波長(zhǎng)327.393nm，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9999，1 1次檢測(cè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.42%，檢出限0.485μg/g，25μg/g加標(biāo)回收率為93.05%；Cr元素檢測(cè)波長(zhǎng)267.716nm，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9998，1 1次檢測(cè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.84%，檢出限0.135μg/g，25μg/g加標(biāo)回收率為109.25%；Cd元素檢測(cè)波長(zhǎng)228.802nm，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9998，11次檢測(cè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.11%，檢出限0.65μg/g，25μg/g加標(biāo)回收率為99.47%。該結(jié)果較之GD-MS和ICP-MS，在檢測(cè)范圍內(nèi)具有更好的穩(wěn)定性。
資料來(lái)源：
王振越：藍(lán)寶石位錯(cuò)密度檢測(cè)及其原料痕量元素檢測(cè)方法的研究
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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