ICS71.060.01 G10 中华人民共和国国家标准 GB/T30903—2014 无 机化工产品 杂质元素的测定 电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS) Inorganicchemicalsforindustrialuse—Determinationofimpurityelement— Inductivelycoupledplasmamassspectrometry(ICP-MS) 2014-07-08发布 2014-12-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国石油和化学工业联合会提出。 本标准由全国化学标准化技术委员会无机化工分会(SAC/TC63/SC1)归口。 本标准起草单位:湖北兴发化工集团股份有限公司、佛山市质量计量监督检测中心、中海油天津化 工研究设计院、江西核工业兴中科技有限公司、广东先导稀材股份有限公司、国家无机盐产品质量监督 检验中心。 本标准主要起草人:熊萍、梁炽琼、弓创周、徐辉、朱刘、杜建侠、宋波、刘永豪。 ⅠGB/T30903—2014 无机化工产品 杂质元素的测定 电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS) 警告:本试验方法中使用的部分试剂具有毒性或腐蚀性,操作时应小心谨慎!如溅到皮肤上应立即 用水冲洗,严重者应立即治疗;本试验方法中使用高压氩气钢瓶,应按高压钢瓶安全操作规定操作;点燃 等离子后,不应打开炬室门,防止高频辐射伤害身体;注意安全用电。 1 范围 本标准规定了用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定无机化工产品中金属和非金属杂质元素 的原理、试剂、仪器、设备、分析步骤、精密度、回收率。 本标准适用于无机化工产品中含多种金属和非金属杂质元素的液体试样或去除基体后直接进样, 用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)进行测定。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是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/T4470 火焰发射、原子吸收和原子荧光光谱分析法术语 GB/T4842 氩 GB/T6379.2 测量方法与结果的准确度(正确度与精密度) 第2部分:确定标准测量方法重复 性与再现性的基本方法 3 术语和定义 GB/T4470界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 等离子体 plasma 一种电离度大于0.1%,其正负电荷相等的电离气体。 3.2 射频发生器 radiofrequencygenerator 为耦合线圈和等离子体提供射频能量的射频功率源。 3.3 电感耦合等离子体 inductivelycoupledplasma;ICP 将高频功率加到与等离子体炬管耦合的线圈上所形成的炬焰。 3.4 等离子体炬管 plasmatorch 用于ICP维持稳定放电,通常由三层同心石英管组成的装置,外管进冷却气,中管进辅助气,内管 进载气。 1GB/T30903—2014 3.5 入射功率 incidentpower 由高频发生器输送给耦合线圈和等离子体的净功率。 3.6 采样锥 samplingcone 常压等离子体与高真空的质量分析器接口的重要的锥体部件。该锥的中心有一个约1mm的锥 孔,等离子体炬焰中的离子通过此锥孔进入由机械泵支持的第一级真空室。 3.7 截取锥 skimmercone 常压等离子体与高真空的质量分析器接口的又一重要的锥体部件。锥的中心有一个小于1mm的 与采样锥孔轴向同心的锥孔。离子通过此锥孔进入质量分析器。 3.8 离子透镜系统 Ionlenssystem 位于截取锥和质谱分离装置之间。其作用:一是聚焦并引导待分析离子从接口区域到达质谱分离 区域,二是阻止中性粒子和光子通过。 3.9 碰撞/反应池 collision/reactioncell 安装于四极杆质谱计前的一个多极杆腔体,腔体内通入碰撞/反应气体,对通过多极杆聚焦的离子 进行碰撞与反应,从而消除质谱干扰。 3.10 四级杆质谱仪 quadrupolemassspectrometer 通过在对电极上施加射频电压与直流电压而使离子根据不同质荷比(m/z)实现分离的质量分 析器。 4 原理 试样溶液由载气(氩气)引入雾化系统进行雾化后,以气溶胶形式进入等离子体中心区,在高温和惰 性气氛中被去溶剂化、汽化解离和电离,转化成带正电荷的正离子,经离子采集系统进入质谱仪,质谱仪 根据质荷比进行分离,离子信号由电子倍增器接收,经放大后进行检测。根据元素质谱峰强度,对各元 素进行定性或定量分析。 5 试剂 5.1 使用化学试剂应选用优级纯试剂经纯化处理(如石英亚沸蒸馏装置,见附录A),一般选用的无机 酸有硝酸(HNO3)、盐酸(HCl)、氢氟酸(HF)、高氯酸(HClO4)、硫酸(H2SO4)、王水(1HNO3+3HCl)。 5.2 实验用水应满足电阻率不小于18.2MΩ·cm。 5.3 标准溶液应使用有证标准物质。 6 仪器、设备 电感耦合等离子体质谱仪:由进样系统、炬管与等离子体、离子透镜系统、真空系统、质量分析器、检 测器和数据处理系统组成。 2GB/T30903—2014 7 分析步骤 7.1 测定条件的选择 7.1.1 入射功率 按待测样品特点和仪器条件选择最佳功率,一般范围为0.8kW~1.6kW。 7.1.2 气体及其流量 按炬管和分析要求,确定各气体的最佳流量,所用氩气符合GB/T4842的要求,一般纯度不小于 99.999%。 7.1.3 溶液提升速率 溶液提升速率一般为0.1mL/min~1mL/min。 7.2 干扰和消除 电感耦合等离子体质谱法测定中的干扰大致可分为两类:一类是质谱干扰,主要包括氧化物离子干 扰、二价离子干扰、多原子离子干扰和同量异位素干扰四类;另一类是非质谱干扰,主要包括基体效应、 物理效应和其他干扰等。干扰的消除方法有优化仪器参数、内标校正法、干扰方程校正、采用碰撞反应 池技术、稀释校正、采用标准加入法等。 7.3 样品处理 7.3.1 实验室设备 7.3.1.1 对一般的微量和痕量分析而言,注意做好实验室整体清洁。进行超痕量或要求较高的分析时, 一般要求使用超净实验室。 7.3.1.2 用作固体消解用的容器一般使用聚四氟乙烯(PTFE)或氟塑料(PFA),带有全氟化的烷基侧 链的四氟乙烯。盛放样品溶液的容器一般选用聚四氟乙烯(PTFE)或氟塑料(PFA),带有全氟化的烷 基侧链的四氟乙烯或低密度聚乙烯(LDPE)或高密度聚乙烯(HDPE)或聚丙烯(PP)材料制作的样 品瓶。 7.3.1.3 容器在使用前,一般应在20%~30%的硝酸溶液中浸泡数小时,用超纯水漂洗干净后,置于电 热恒温干燥箱中烘干后使用。 7.3.2 样品前处理方法 7.3.2.1 敞开式容器消解法 将试样和试剂用敞开式容器在火焰或电热板上或电炉中加热,此法应用最为普遍。这种方法对于 设备的要求较低,可用于大批量样品同时消解。缺点是耗时较长,污染较为严重,准确度和精密度较差。 7.3.2.2 密闭式容器消解法 在密闭的容器(一般为聚四氟乙烯材料)内用酸或其他试剂在加温加压下进行湿法消解的分解 方法。 7.3.2.3 微波消解法 在微波(一般选用频率2450MHz)作用及密闭加压条件下,样品和酸的混合物吸收微波热量后,无 3GB/T30903—2014 机酸的沸点提高,进而氧化反应活性增加,使样品表面层搅动、破裂,不断产生新的样品表面与酸溶剂接 触,直至样品完全消解完全之后,进行赶酸处理。 7.3.2.4 碱金属熔融法 用到各种各样的碱金属熔剂,如偏硼酸锂、四硼酸锂、碳酸钠、氢氧化钠、过氧化钠、相应的钾盐和碱 金属的氟化物(尤其是氟氢化钾)和样品混合,在高温下熔融。 7.3.2.5 分离和预富集法 分离的过程,可以除去可能有的基体效应与干扰,并达到预富集的作用,以降低定量限。主要方法 有溶剂萃取法、离子交换法、共沉淀/吸附法。 7.3.3 液体溶液要求 样品经消解后,根据待测元素含量定容至适当体积,制成试样溶液。 取样量根据试样中待测元素的质量浓度和方法的检出限来确定;试样溶液中待测元素质量浓度至 少为该元素检出限三倍。检出限的测定方法见附录B。 在ICP-MS上进行测定的样品溶液应满足以下基本要求: a) 溶液中溶解的总固体量(即TDS)<0.2%; b) 溶液中有机物的含量不能太高,否则会引起严重的基体效应和有机物燃烧后的碳粒沉积并堵 塞锥口,导致灵敏度和稳定性下降。若有机物含量较高时,应配备有机加氧通道、耐有机进样 系统与铂锥; c) 溶液中待测元素的浓度不能太高。一般要求固体样品中元素含量不大于0.01%,液体样品不 大于0.0001%(最好不大于0.00001%); d) 溶液中要保持一定的酸度,以防止金属元素水解后产生沉淀。一般以一定浓度(1%~5%)的 硝酸为介质; e) 非特殊要求溶液中尽量不含高沸点的硫酸和磷酸介质,以免损坏采样锥和截取锥,以及避免 S、P带来的多原子离子干扰; f) 溶液中应不含氢氟酸,否则会损坏石英玻璃材料的雾化器、雾室及接口,除非使用耐氢氟酸系 统的进样装置和铂锥; g) 样品应彻底消解,不能有混浊,最好经0.45μm或0.22μm的微孔滤膜过滤后或者离心后取清 液进行测试。 7.4 测定 7.4.1 定性分析 在ICP-MS分析中可通过一个快速的全谱质谱扫描仪获得整个质量范围内质谱信息(即质谱图)。 7.4.2 半定量分析 可以测出样品中待测元素