电池用电解二氧化锰中杂质元素的测定方法
【专利摘要】本发明公开电池用电解二氧化锰中杂质元素的测定方法，按照如下步骤进行：（1）称取电解二氧化锰样品于消解罐中，按1g电解二氧化锰加入5-7mlHNO3、2-3mlH2SO4和5-7mlHCl的比例混合，在微波-超声波联合作用下进行消解；（2）消解结束后，冷却，所得样品干燥，再加入硝酸溶解，移至容量瓶中定容，即得样品溶液，同时做空白溶液；（3）配制相应杂质的标准溶液和内标混合标准溶液，将空白溶液、标准溶液和样品溶液加入相应杂质的内标混合标准溶液中，用等离子质谱仪进行测量即可得到各个杂质元素的含量。该方法采用微波-超声波联合消解电解二氧化锰中的微量元素，再结合电感耦合等离子体原子发射光谱法检测，可用于多种元素的检测，具有良好的准确度和精密度，灵敏度高，操作简便、快速、重复性好等优点。
【专利说明】电池用电解二氧化锰中杂质元素的测定方法
【技术领域】
[0001]本发明属于分析化学领域，特别是一种电池用电解二氧化锰中杂质元素的测定方法。
【背景技术】
[0002]电池用电解二氧化锰(EMD)的杂质元素主要是指Mo、As、Hg、Sb、Cu、Fe、Co、N1、Pb、K、Zn等元素。这些杂质的存在直接影响到电池的贮存性能和析气量，杂质含量高，贮存期短，析气量大。自从电池用电解二氧化锰行业标准QB2106-1995发布后，国内的检验机构和生产企业多数采用其中的检测方法。目前国内已有数家企业生产无汞碱性锌锰电池专用EMD，产品的质量有所提高。铅、铜、钴和镍的含量也普遍下降，一般在0.0001%~0.0010%。杂质含量下降后，某些元素的原有分析方法不能满足现在的要求，因此，寻求一种简易、快速、准确的测定方法十分重要。
[0003]原子吸收光谱(AAS)法具有较高的灵敏度，并已经用于无汞碱性锌锰电池用EMD中杂质元素的测定，但对于多元素的测定操作较为繁琐；原子荧光光谱(AFS)法由于光源有很高的辐射强度、散射光的干扰比较严重以及可测元素数目不多而不常用。
[0004]相巍峰，陈南雄.极谱法测定电解二氧化锰中锌的研究.中国锰业，2012，30(3)::27-29中公开了利用伏安极谱仪测定电解二氧化锰(EMD)中的锌，测定锌的回收率为97.8%~103.2%，检出限(S/N=3)为 0.05μ g/L。该方法操作简单、方便，但灵敏度低，不能用于非铅电极生产的EMD中铅的分析。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种电池用电解二氧化锰中杂质元素的测定方法，该方法采用微波-超声波联合消解电解二氧化锰中的微量元素，再结合电感耦合等离子体原子发射光谱法检测，可用于多种元素的检测，具有良好的准确度和精密度，灵敏度高，操作简便、快速、重复性好等优点。
[0006]为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的:
一种电池用电解二氧化锰中杂质元素的测定方法，按照如下步骤进行:
Cl)称取电解二氧化锰样品于消解罐中，按Ig电解二氧化锰加入5-7mlHN03、2-3mlH2SO4和5-7mlHCl的比例混合，在微波-超声波联合作用下进行消解，超声功率为10-100W，微波功率为160-300W，压力为600-1200kPa，联合作用时间为l_5min ；
(2)消解结束后，冷却，所得样品干燥，再加入硝酸溶解，移至容量瓶中定容，即得样品溶液，同时做空白溶液；
(3)配制相应杂质的1000mg/L的标准溶液和50μg/L的内标混合标准溶液，将空白溶液、标准溶液和样品溶液加入相应杂质的内标混合标准溶液中，用等离子质谱仪进行测量即可得到各个杂质元素的含量。
[0007]作为进一步的说明，以上所述等离子质谱仪的工作条件为:高频发射功率1000-1300W，载气流量 1-L 5L/min，冷却气流量 10_15L/min，辅助气流量 L 5-2.0mL/min,采样深度8-9m，雾化温度2-4°C，循环次数3次，样品分析时间为60s/个。
[0008]作为进一步的说明，以上所述杂质元素为Pb和Ni。
[0009]作为进一步的说明，以上所述内标混合标准溶液，由Sc、Bi标准溶液分别用HNO3稀释即可。
[0010]作为进一步的说明，以上所述Sc内标混合标准溶液对应的杂质元素为Ni，所述Bi内标混合标准溶液对应的杂质元素为Pb。
[0011]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1、电解二氧化锰组成复杂，各成分的物理化学性质(吸附，挥发性，溶解度及氧化还原性)差异很大，本发明根据基体的组成和不同酸对微波和超声波的吸收率，采用了HN03+H2S04+HC1体系，样品处理效果好，消解后各待测元素的回收率达到98%以上。检出限为 0.009-0.030。
[0012]2、本发明采用微波-超声波联合消解电解二氧化锰中的微量元素，再结合电感耦合等离子体原子发射光谱法检测，可用于多种元素的检测，具有良好的准确度和精密度，灵敏度高，操作简便、快速、重复性好。
【具体实施方式】
[0013]下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。
[0014]本发明的Pbl000mg/L标准溶液、Nil000mg/L标准溶液、Scl000mg/L标准溶液、Bil000mg/L标准溶液均由国家标准物质研究中心提供，Scl000mg/L标准溶液、Bil000mg/L标准溶液用1%HN03逐级稀释至混合浓度为50 μ g/L的内标混合标准溶液。
[0015]实施例1:
一种电池用电解二氧化锰中杂质元素的测定方法，按照如下步骤进行:
(1)称取0.5g电解二氧化锰样品于消解罐中，加入2.5mlHN03、lml H2SO4和2.5mlHCl的比例混合，在微波-超声波联合作用下进行消解，超声功率为100W，微波功率为300W，压力为600kPa，联合作用时间为5min ；
(2)消解结束后，冷却，所得样品干燥，再加入少量硝酸溶解，移至50mL容量瓶中，加蒸馏水至刻度，即得样品溶液，同时做空白溶液；
(3)分别配制Pb和Ni的1000mg/L的标准溶液和50μ g/L的内标混合标准溶液，将空白溶液、Pb标准溶液和Pb样品溶液加入Bi内标混合标准溶液中，将空白溶液、Ni标准溶液和Ni样品溶液加入Sc内标混合标准溶液中用HP4500series300型等离子质谱仪进行测量即可得到各个杂质元素的含量，等离子质谱仪的工作条件为:高频发射功率1000W，载气流量lL/min，冷却气流量10L/min，辅助气流量1.5mL/min，采样深度8m，雾化温度2°C，循环次数3次，样品分析时间为60s/个。结果如下:
表1样品的分析结果 __
元素I测定值yg/g I加标量ug/g I测的总量ug/g |回收率％ |rsd%
Pb 19.0220.038?48~ 96%1.75
Ni 118.45丨20.0丨39.76丨98%|?.98
实施例2:一种电池用电解二氧化锰中杂质元素的测定方法，按照如下步骤进行:
(1)称取0.5g电解二氧化锰样品于消解罐中，加入3mlHN03、1.2ml H2SO4和3mlHCl的比例混合，在微波-超声波联合作用下进行消解，超声功率为50W，微波功率为200W，压力为1000kPa,联合作用时间为3min ；
(2)消解结束后，冷却，所得样品干燥，再加入少量硝酸溶解，移至50mL容量瓶中，加蒸馏水至刻度，即得样品溶液，同时做空白溶液；
(3)分别配制Pb和Ni的1000mg/L的标准溶液和50μ g/L的内标混合标准溶液，将空白溶液、Pb标准溶液和Pb样品溶液加入Bi内标混合标准溶液中，将空白溶液、Ni标准溶液和Ni样品溶液加入Sc内标混合标准溶液中用HP4500series300型等离子质谱仪进行测量即可得到各个杂质元素的含量，等离子质谱仪的工作条件为:高频发射功率1200W，载气流量1.2L/min,冷却气流量12L/min，辅助气流量1.6mL/min,采样深度8.5m,雾化温度3°C，循环次数3次，样品分析时间为60s/个。结果如下:
表2样品的分析结果 __
【权利要求】
1.一种电池用电解二氧化锰中杂质元素的测定方法，其特征在于，按照如下步骤进行: 称取电解二氧化锰样品于消解罐中，按Ig电解二氧化锰加入5-7mlHN03、2-3ml H2SO4和5-7mlHCl的比例混合，在微波-超声波联合作用下进行消解，超声功率为10-100W，微波功率为160-300W，压力为600-1200kPa，联合作用时间为l_5min ； 消解结束后，冷却，所得样品干燥，再加入硝酸溶解，移至容量瓶中定容，即得样品溶液，同时做空白溶液； 配制相应杂质的1000mg/L的标准溶液和50μ g/L的内标混合标准溶液，将空白溶液、标准溶液和样品溶液加入相应杂质的内标混合标准溶液中，用等离子质谱仪进行测量即可得到各个杂质元素的含量。
2.根据权利要求1所述的电池用电解二氧化锰中杂质元素的测定方法，其特征在于:所述等离子质谱仪的工作条件为:高频发射功率1000-1300W，载气流量1-1.5L/min，冷却气流量10-15L/min，辅助气流量1.5-2.0mL/min，采样深度8_9m，雾化温度2_4°C，循环次数3次，样品分析时间为60s/个。
3.根据权利要求1或2所述的电池用电解二氧化锰中杂质元素的测定方法，其特征在于:所述杂质元素为Pb和Ni。
4.根据权利要求1或2所述的电池用电解二氧化锰中杂质元素的测定方法，其特征在于:所述内标混合标准溶液，由Sc、Bi标准溶液分别用HNO3稀释即可。
5.根据权利要求4所述的电池用电解二氧化锰中杂质元素的测定方法，其特征在于:所述Sc内标混合标准溶液对应的杂质元素为Ni，所述Bi内标混合标准溶液对应的杂质元素为Pb。
【文档编号】G01N1/44GK103575799SQ201310545015
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】吴元花, 陈寿芬, 韦善良, 黄绍锋, 刘革胜, 闭宁宁 申请人:广西桂柳化工有限责任公司