汽车陶瓷催化转化器中贵金属检测方案(微波消解)

智能文字提取功能测试中

2016年第18期第43卷总第332期广 东 化 工www.gdchem.com.66· 微波消解法测定车用陶瓷催化转化器中贵金属元素的含量 石琳，江楠，，艾森林 (中国汽车工程研究院股份有限公司，重庆401122) [摘要要]采用微波消解的方法，考察了 HF 用量对车用陶瓷催化转化器中贵金属元素测定结果的影响。结果表明：样品为0.5g， HF用量为1mL时，测定结果最大，该方法回收率高，再现性好，精密度令人满意。 [关键词]微波消解；车用陶瓷催化转化器；贵金属元素 [中图分类号]TB332 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2016)18-0066-02 Determination of Noble Metal Elements in Car-use Ceramic Catalytic Convertersby Microwave digestion Shi Lin， Jiang Nan， Ai Senlin (China Automotive Engineering Research Institute Co.， Ltd.， Chongqing 401122， China) Abstract： The influence of HF addition on analytical results of noble metal elements in car-use ceramic catalytic converters was investigated. The maximumvalue of determination of noble metal elements reached when 1 mL HF was added into 0.5 g of samples. The results show that the method has high recoveries， goodreproducibility and satisfactory precisions. Keywords： microwave digestion； car-use ceramic catalytic converters； noble metal elements 改革开放以来，中国汽车产量一直呈上升趋势，尤其近10年增长率最快。而随着汽车保有量的增多，汽车尾气排放对环境的污染越来越严重。目前，安装催化转化器是降低尾气有害物质的最有效措施"，其中贵金属铂(Pt)、钯(Pd)和铑(Rh)是主要催化活性成分。由于铂族金属价格昂贵及资源贫乏，因此贵金属含量的准确测定有利于催化转化器行业的管理和规范发展，也是回收再利用的前提。 尽管标准3对贵金属元素含量的测定做了较为详细的方法描述，所加 HF、HNO3和HCl均足量，未充分考究它们对检测结果的影响，较为笼统。而且由于贵金属含量极低以及各实验室仪器设备和采用的方法不同，造成检测结果差异较大。该标准3中规定贵金属含量控制在申报值的±10%以内，对于痕量分析来说，对检测水平提出了很高的要求。因此，本文试图根据实验室自身条件，重新优化了实验条件，得到了较为理想的实验方法。 密闭容器反应和微波加热能够在短时间内提供一个高温高压的环境，使反应快速和完全。本试验采用微波消解法，改变 HF的用量以考察其对贵金属元素 Pt、Pd、Rh 检测结果的影响。 1试验 1.1待测液的制备 1.1.1试验设备和试剂 热电XSeries 2 电感耦合等离子体质谱仪，安东帕 Multiwave3000微波消解仪，博通 BHW-09A Digestor 加热板，优普 UPH-I-5T超纯水仪，梅特勒-托利多 XS204 电子天平。 铂、钯、铑标准溶液：1000 mgL， 使用时用硝酸(1+99)溶液稀释至5个浓度标液：2 ppb Rh、20 ppb Pd、 2 ppb Pt； 4 ppb Rh、40 ppb Pd、4 ppb Pt； 10 ppb Rh、100 ppb Pd、10 ppb Pt； 20 ppb Rh、200 ppb Pd、20 ppb Pt； 50 ppb Rh、500 ppb Pd、50 ppb Pt。 调谐溶液：1 ppb的里、钴、钢、铀混合溶液。硝酸(HNO3)、盐酸(HCl)、氢氟酸(HF)均为优级纯，试验用水为超纯水。 1.1.2实验过程 称取 0.5000g两行平行样粉末，分别加入消解管中，加入XmL HF， 4 mL HNO3和6mL HCl的同时将粘在管壁上的样品冲入底部。盖紧消解管盖子，固定在支撑架上后放入微波消解仪中升序升温至200℃左右后保温40 min。消解结束冷却至50℃后，取出消解管，打开盖子后放在200℃加热板上进行赶酸。至粘稠状后加入10 mL 王水加热 15 min 后取出消解管。冷却至室温后，用超纯水定容至100 mL。待不溶物沉淀后，取1mL上清液用硝酸(1+99)溶液定容至100mL， 待测。 加标回收率实验：称取0.5000 g两份平行样M， 加入X mLHF， 4 mL HNO3和 6 mL HCl 的同时将粘在管壁勺的样品冲入底 部。平行样中的一份加入已知浓度的标准溶液。后续经过相同步骤制得待测液及加标待测液。 1.2 ICP-MS 仪器工作条件 表1 ICP-MS 仪器工作参数 Tab.1 The operating parameters of ICP-MS 序号 项目 参数 1 功率 1230 2 雾化器流量 0.84 3 载气流量 14.4 4 采样深度 0.91 5 蠕动泵转速 70 6 蠕动泵转速 29 7 氧化物 <2% 8 双电荷 <1% 9 扫描方式 调峰 10 重复次数 3 11 内标 115In 2结果与讨论 2.1 HF 加入量对消解反应的影响 由表2可知， HF用量为1mL时，三种元素 Pt、Pd、Rh测出的结果均最大，尤其对Pd的检测值影响最大。而它们的相对偏差均在5%以内，说明微波消解法提供的高温高压环境使得强酸能够较好的渗透到颗粒内部与贵金属反应，而加入适量的 HF 可以侵蚀颗粒中 SiO2，使深层处的贵金属暴露出来与强酸反应。为了进一步考查 HF的影响，选择了Pd 含量较高的 M 样品。 表2 HF加入量对样品E 检测结果的影响 Tab.2Effects of HF addition on the test results for sampler E Pt/(mgg) Pd/(mgg) Rh/(mgg) 0 0.1298 4.5874 0.2565 1 0.1399 4.8181 0.2664 2 0.1356 4.6452 0.2564 3 0.1359 4.6226 0.2556 ( [收稿日期] 2016-09-08 ) ( [作者简介]石琳(1983-)，男，黄石人，硕士研究生，主要研究方向为车用催化转化器中贵金属含量的检测。 ) 由表3可看出，即使Pd的含量增加了一倍左右，X=1时，检测值最大，不加 HF 同样获得了较为满意的结果。与此同时，过量 HF 也会使结果偏低。实验中发现，X=1时，消解得到的颗粒比过量HF加入量时需要较长时间沉积下来，说明过量的 HF与陶瓷中的Mg 和 Ca生成了新的氟化物沉淀。沉淀物可能会包裹少量贵金属从而导致检测值偏低。 2.2加标回收率 如表4所示。 总体来说， Pd 和Rh 的回收率均较理想，在95%~103%之间。X=2时， Pd 和 Rh的回收率比X=1时小，原因可能是如上文所述。 表3 HF 加入量对样品M 检测结果的影响 Tab.3 Effects of HF addition on the test results for sampler M X Pt/(mgg) Pd/(mgg) Rh/(mgg) 0 0 9.3741 0.2921 0 9.8059 0.3039 0 9.6023 0.2962 3 0 9.5954 0.2965 表4 不同 HF 加入量时样品M的回收率比较 Tab.4Comparison of recavery for sample M by adding different amounts of HF X 元素 测定值/(mgg) 加标量/(mgg) 测定总量/(mgg) 回收率/% 0 Pd 9.2834 4.0422 13.2191 97.4 Rh 0.2912 0.4091 0.7008 100.1 1 Pd 9.7967 4.0422 13.9243 102.1 Rh 0.3041 0.4091 0.7267 103.3 2 Pd 0.3001 4.0422 13.5167 95.2 Rh 9.6696 0.4091 0.7031 98.5 表5样品M的再现性与精密度实验结果 Tab.5Analytical results of the reproducibility and precisions of forsampler M No. Pd/(mgg) Rh/(mgg) 1 0.3025 9.7021 2 0.3052 9.7992 3 0.3035 9.7324 4 0.3070 9.8355 5 0.3066 9.8470 6 0.3029 9.9242 7 0.3028 9.8975 8 0.3070 9.7521 9 0.3023 9.7014 10 0.3054 9.9093 平均值 0.3045 9.8101 标准偏差 0.00183 0.0853 RSD/% 0.60 0.87 3结论 本文考查了微波消解法中 HF 用量对贵金属元素检测结果的影响。加入适量的 HF 就可以获得较好的贵金属元素检测值，回收率高，结果准确性和精密度都较好，提升了 ICP-MS对贵金属的检出能力。 ( 参考文献 ) ( [1]姚慧，苏丽，陈翠萍，等.电感耦合等离子体质谱法测定车用陶瓷催化转化器中贵金属元素含量[J].理化 检 验：化学分册，2013(11)：13 1 2. ) ( [2]刘悦 ， 李军，方茂东.2009中国汽车工程 学 会年会[A]. ICP-MS 法测定陶瓷载体车用催化器中的贵金属元素[C].北京：中国汽车 工 程学会， 2009. ) ( [3]HJ 509-2009车用陶瓷催化转化器中铂、钯、铑的测定电感藕合等离子体发射光谱法和电感藕合等离子体质谱法. ) ( [4]GB 18352.5-2013轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段). ) ( (本文文献格式：石琳，江楠，艾森林.微波消解法测定车用陶瓷 催化转化器中贵金属元素的含量[J].广东化工，2016，43(18)： 66-67) ) 本期广告索引 封一、佛山华联有机硅有限公司 后插一、南通富莱克流体装备有限公司 封二、《广东化工》编委专家名单 后插二、上海申银机械(集团)有限公司 封三、广东省石油化工研究院 后插三、无锡君友化工设备有限公司 封四、浙江东瓯过滤机制造有限公司 ?China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http：//www.cnki.net