微波消解ICP法测定催化重整催化剂中金属铂含量的方法

摘要

一种微波消解ICP法测定催化剂中金属铂含量的方法，它是称取烘干的样品0.05－0.2克于微波消解罐中，加入二次去离子水润湿样品，再加入王水，加盖，插入保护套中并放上安全弹簧片，压紧整个消解罐，同时制备空白样品，然后放入并启动微波消解仪，将程序设定为：压力25－40bar、功率300－700W、升温程序为5－10分钟升温至200－220℃、25－40分钟恒温，冷却，消解程序结束后，取出消解罐并将酸液赶至2ml左右，然后10ml定容，最后依照ICP的工作条件建立该样品的分析方法。本方法可将原来的样品处理时间1－1.5天缩短为3－4小时；仅使用7－10毫升的酸液，节约了测定成本、减少了对环境的污染和对人体的伤害；样品处理步骤简单；无需加入FeCl

说明书

技术领域

本发明涉及以Al₂O₃作载体的催化剂分析样品的微波处理技术，具体地说，是一种催化剂中金属铂含量的ICP的测定方法。

背景技术

针对金属铂的测定，样品处理时一般都采用王水，但催化剂的载体Al₂O₃应用一般的溶样方法却很难完全溶解，需要不断地加入王水、加热，耗时长、溶剂用量大且样品不易彻底溶解，易导致空白值高、污染大和元素损失等问题，影响实验的准确性。样品处理环节一直以来是制约整个测定方法的“瓶颈”。

刘英等在《ICP-AES测定废Al₂O₃基催化剂中Pt、Pd》文章中描述，称取0.5克混合磨细至100目左右的试样，置于100毫升的烧杯中。加入5毫升王水，适当温度下加热至近干，并重复3次，以盐酸赶硝酸，最后保持HCl(5+95)HCl酸度；或加入5毫升硫酸，加热至样品完全溶解，于100毫升容量瓶定容，在ICP-AES上进行测定。其样品处理中酸液用量大，先后共4次加入王水5毫升*4＝20毫升，再加入5毫升硫酸，共用酸液25毫升；再者样品处理时间长，先加入5毫升王水加热至近干，约需要1-2小时，再加入3次5毫升王水加热至近干，前后共需5-8小时，这时的样品并未完全溶解，再加入5毫升硫酸加热至样品完全溶解，还需要1小时左右，加之样品研磨、试验准备的时间，样品处理约需1-1.5天；另外试验步骤繁琐、工作人员的劳动强度大、对环境污染和试验成本高等弊端。

金珊在《空气-氢气火焰原子吸收光谱法测定重整催化剂中低含量的锡》中描述：将重整催化剂置于瓷坩埚中，在高温炉850℃下灼烧1小时，取出冷却后称取0.5克试样，置于压力溶弹中，加入5毫升浓盐酸，密封后在恒温箱内于140±10℃下恒温4小时，取出冷却转入50毫升容量瓶中，加入2毫升FeCl₃溶液，用稀盐酸洗涤样品杯数次，定容至刻度。采用原子吸收光谱法测定金属锡的含量，光谱干扰较多，作者采用了加入400ug/ml的FeCl₃溶液来消除干扰，使试验变得繁琐，容易引进误差；样品处理时间长，高温灼烧1小时，样品冷却需要约3-4小时，试样在压力溶弹恒温箱内恒温4小时，冷却需要2-3小时，压力溶弹须完全冷却，压力降至常压时方可打开，否则十分危险，这样样品处理时间至少需1.5天，时间较长。

在检测手段方面，电感耦合等离子体(ICP)发射光谱仪自1975年问世以来，就因其检测限低、精度高、浓度的测定线性范围广、样品成分之间的相互干扰小等优点，在微量元素同时测定方面成为其它分析技术无法比拟的一种分析手段。

发明内容

现有技术中刘英等的方法存在有样品处理溶剂用量大、耗时长、试验步骤繁琐等弊端；金珊的方法虽然溶剂的用量不算大，但存在有样品处理耗时长、步骤繁琐和高温操作、压力溶弹的危险性高以及原子吸收光谱测试干扰元素多的弊端。而本发明解决了上述弊端，提供一种样品处理时间短、溶剂用量少、危险程度低和测试无干扰元素的该催化剂中金属含量的测定方法。

本发明的技术方案如下

一种微波消解电感耦合等离子体发射光谱法(ICP法)测定催化剂中金属铂含量的方法，它由下列步骤组成：

步骤1.称取烘干的样品0.05-0.2克(精确至0.00001克)于微波消解罐中，先加入1-2毫升二次去离子水润湿样品，再加入6-9毫升王水，盖好盖子，插入保护套中并放上安全弹簧片，压紧整个消解罐，同时制备空白样品，然后放入微波消解仪中进行样品消解，主控消解罐中不能是样品空白液，主控消解罐带有温度传感器和压力传感器，

步骤2.启动微波消解仪，打开程序控制系统将程序设定为：压力25-40bar、功率300-700W、升温程序为5-10分钟升温至200-220℃、25-40分钟恒温，冷却，

步骤3.消解程序结束后，温度显示达40℃左右时则打开微波消解仪，取出消解罐并放在温度为140℃±10℃的电热板上，将酸液赶至2ml左右，然后10ml定容，

步骤4.最后开启ICP，待仪器点火完全稳定好后，依照ICP的工作条件建立该样品的分析方法。首先进入所配标准溶液，利用ICP winlab软件中的examine所提供的功能，作被测元素Pt的背景校正并检查发射光谱的情况，发现无元素的干扰。然后依次进行仪器空白、标准样品、样品空白和待测样品的测试。计算机将直接显示元素的测试结果。

根据公式：C＝(Ci-C0)×V/M

         式中：C---催化剂中金属元素的含量，ug/g

               Ci---该元素在试液中的含量，ug/ml

               C0---该元素在空白液中的含量，ug/ml

               V---试液的体积，ml

               M---称取催化剂样品的质量，g

计算可得原催化剂中的铂含量。

本方法可将原来的样品处理时间1-1.5天(甚至更长)缩短为3-4小时；仅使用7-10毫升的酸液，节约了测定成本、减少了对环境的污染和对人体的伤害；样品处理步骤简单，减轻了劳动强度；无需加入FeCl₃溶液避免了引入更多的误差，提高了测定的准确性，具有一定的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为元素铂的ICP发射光谱谱图；

图2为样品微波消解过程曲线，其中T为消解过程中的温度控制曲线；P为消解过程中的压力控制曲线；W为消解过程中功率变化曲线。

具体实施方式

以下通过实施例进一步说明本发明。

实验所用仪器及设备：

电感耦合等离子体发射光谱仪  美国PE公司  Optima3000；

微波消解仪  美国Milestone公司；

电热板  美国Labtech公司  温度范围0-250℃；

石英自动双重纯水蒸馏器  江苏金坛亿通电子有限公司 1810-B型；

电子天平  Sartorius公司  LE225D  称量范围0.1mg-220g。

实验所用试剂：

二次去离子水  自制；

王水  盐酸：硝酸＝3：1(体积比)；

铂元素标准溶液  1000ppm  国家标准物质研究中心。

ICP的工作条件：

Pt元素的最佳分析线为265.945nm；

发射功率：1300W；

观察高度：15mm；

等离子气流量：15L/min；

辅助气流量：0.4L/min；

雾化气流量：0.7L/min

蠕动泵速率：1.7ml/min

实施例1.催化重整催化剂废剂中金属铂含量的测定

称取0.1224g经烘干的该催化剂样品于微波消解罐中，然后依次加入1ml二次去离子水和8ml王水，装配好消解罐，同时制备空白样品；开启微波消解仪，将程序设定为：压力30bar、功率500W、温度200℃、升温程序为10分钟升温至200℃后，恒温30分钟，冷却。待消解完毕，温度降至室温时，取出消解罐，在电热板上蒸至2ml，最后10ml定容。经ICP测试溶液中铂含量为14.8ug/ml，最后通过计算得到样品中金属铂含量为2875ug/g。

样品处理中仅使用8毫升王水，加上赶酸处理时间需3-4小时，试验步骤简单。

实施例2.罐底油料中铂含量的测定

称取0.05434克经烘干后的样品于微波消解罐中，依次加入2毫升去离子水、6毫升王水装配好消解系统，同时制备样品空白液。打开消解仪的电源，将程序设定为：压力25bar、功率300W、5分钟升温至200℃、恒温30分钟，冷却。消解结束后，在电热板上蒸至2毫升，最后10毫升定容。ICP测试溶液中铂含量11.7ug/ml，计算得样品中金属铂含量为2153ug/g。

实施例3.铂催化剂残焦中铂含量的测定

称取0.1007克经烘干后的样品于微波消解罐中，依次加入1毫升去离子水和8毫升王水装配好微波消解系统，同时制备样品空白液。开启微波消解仪，将程序设定为：压力30bar、功率500W、5分钟升温至200℃、恒温30分钟，冷却。消解结束后在电热板上蒸至2毫升，10毫升定容。ICP测试结果为19.3ug/ml，计算得该样品中铂含量为1913ug/g。

实施例4.EA-301A下部封头处物铂等金属含量的测试

称取0.0963克经烘干后的样品于微波消解罐中，依次加入1毫升去离子水和7毫升王水装配好微波消解系统，同时制备样品空白液。开启微波消解仪，将程序设定为：压力35bar、功率500W、10分钟升温至210℃、恒温30分钟，冷却。消解结束后在电热板上蒸至1.5毫升，10毫升定容。ICP测试结果为20.1ug/ml，计算得该样品中铂含量为2091ug/g。

样品处理简单，消解完全、省时、节约试剂。

实施例5

异构化催化剂中金属铂的测定

称取0.0641克经烘干后的样品于微波消解罐中，依次加入2毫升去离子水和6毫升王水装配好微波消解系统。开启微波消解仪，将程序设定为：压力40bar、功率500W、10分钟升温至220℃、恒温25分钟，冷却。消解结束后在电热板上蒸至2毫升，10毫升定容。ICP测试结果为20.5ug/ml，计算得该样品中铂含量为3198ug/g。

实施例6

重整北区催化剂中铂含量测定

称取0.1592克经烘干后的样品于微波消解罐中，依次加入1毫升去离子水和8毫升王水装配好微波消解系统。开启微波消解仪，将程序设定为：压力35bar、功率700W、5分钟升温至200℃、恒温40分钟，冷却。消解结束后在电热板上蒸至2毫升，10毫升定容。ICP测试结果为37.9ug/ml，计算得该样品中铂含量为2382ug/g。

实施例7

重整催化剂旧剂中金属铂含量的测定

称取0.1962克经烘干后的样品于微波消解罐中，依次加入1毫升去离子水和9毫升王水装配好微波消解系统。开启微波消解仪，将程序设定为：压力35bar、功率500W、5分钟升温至210℃、恒温30分钟，冷却。消解结束后在电热板上蒸至2毫升，10毫升定容。ICP测试结果为55.5ug/ml，计算得该样品中铂含量为2830ug/g。

实施例8

重整催化剂新剂中金属铂的含量测定

称取0.0904克经烘干后的样品于微波消解罐中，依次加入1毫升去离子水和7毫升王水装配好微波消解系统。开启微波消解仪，将程序设定为：压力30bar、功率500W、5分钟升温至200℃、恒温30分钟，冷却。消解结束后在电热板上蒸至2毫升，10毫升定容。ICP测试结果为27.6ug/ml，计算得该样品中铂含量为3048ug/g。

以上实施例说明：样品处理步骤简单、溶剂用量少、处理时间短，降低了试验成本、减少环境污染和对人体的伤害；ICP测试无元素干扰，无需引入介质，避免了人为误差，是一种快捷、准确的分析方法。