GB/T 43310-2023 玻璃纤维及原料化学元素的测定 电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）

　　ICS 59. 100. 10 CCS Q 36

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 43310—2023

　　玻璃纤维及原料化学元素的测定

　　电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)

　　Determination ofchemicalelementsin glassfiberand raw materials— Inductively coupledplasma opticalemission spectrometry(ICP-OES)

　　2023-11-27发布 2024-06-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 43310—2023

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 原理 1

　　5 通则 1

　　5. 1 试剂和水 1

　　5. 2 平行样 1

　　5. 3 空白溶液 1

　　5. 4 仪器设备 2

　　6 试剂与仪器 2

　　7 试样制备 3

　　7. 1 纤维 3

　　7. 2 玻璃 、矿物原料及配合料 3

　　8 36种元素的测定 3

　　8. 1 标准工作曲线溶液配制 3

　　8. 2 试液制备 4

　　8. 3 测试 5

　　8. 4 结果计算 6

　　9 硼的测定 6

　　9. 1 标准工作曲线溶液配制 6

　　9. 2 试液制备 7

　　9. 3 测试 7

　　9. 4 结果计算 7

　　10 砷 、锑 、铈的测定 8

　　10. 1 标准工作曲线溶液配制 8

　　10. 2 试液制备 8

　　10. 3 测试 8

　　10. 4 结果计算 9

　　11 硫和磷的测定 9

　　11. 1 标准工作曲线溶液配制 9

　　11. 2 试液制备 9

　　11. 3 测试 9

　　Ⅰ

　　GB/T 43310—2023

　　11. 4 结果计算 10

　　12 硅的测定(适用于硅质量分数小于 1%) 10

　　12. 1 标准工作曲线溶液配制 10

　　12. 2 试液制备 10

　　12. 3 测试 10

　　12. 4 结果计算 10

　　13 测试报告 10

　　附录 A (规范性) 标准储备溶液配制方法 12

　　附录 B (资料性) 市售标准物质(样品) 16

　　附录 C (资料性) 元素与氧化物换算系数 18

　　Ⅱ

　　GB/T 43310—2023

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中国建筑材料联合会提出 。

　　本文件由全国玻璃纤维标准化技术委员会(SAC/TC245)归 口 。

　　本文件起草单位 :南京玻璃纤维研究设计院有限公司 、南京国材检测有限公司 、巨石集团有限公司 、泰山玻璃纤维邹城有限公司 、九鼎新材料有限公司 、元源新材料有限公司 、辽宁新洪源环保材料有限公司 、泰山玻璃纤维有限公司 、湖北嘉辐达再生资源利用有限公司 。

　　本文件主要起草人 :李勇 、万泽韬 、陈永健 、王玲 、顾桂江 、李伟 、缪银 、张全雷 、郑培琦 、李永艳 、张洋 、戴永杰 、王小丽 、祝佩茹 、杨剑平 、康宜宇 、李广伟 、王旭 。

　　Ⅲ

　　GB/T 43310—2023

　　玻璃纤维及原料化学元素的测定

　　电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)

　　警示— 使用本文件的人员应有正规化学实验室工作经验 。本文件并未指出所有可能的安全问题 ,使用者有责任采取适当的安全和健康措施 ,并保证符合国家有关法规规定的条件。

　　1 范围

　　本文件描述了电感耦合等离子体发射光谱法测定玻璃纤维及原料化学元素的方法 。

　　本文件适用于各类 玻 璃 纤 维 、纤 维 玻 璃 及 其 原 料 和 配 合 料 、各 类 矿 物 棉 及 其 原 料 化 学 元 素 的 测定 ,也适用于化学元素组成类似的其他玻璃和矿物原料化学元素的测定 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;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/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法

　　3 术语和定义

　　本文件没有需要界定的术语和定义 。

　　4 原理

　　试样用混合酸或碱分解制成溶液后 , 在电感耦合等离子体炬焰中激发 , 发射出所含元素的特征谱线 ,根据元素特征谱线的强度与标准溶液的谱线强度比对 ,得到化学元素及其氧化物的质量分数 。

　　5 通则

　　5. 1 试剂和水

　　所用试剂应为 优 级 纯 或 优 于 优 级 纯 , 配 制 标 准 储 备 溶 液 的 试 剂 为 基 准 试 剂 或 质 量 分 数 不 低 于99. 99% 。所用水不低于 GB/T 6682中一级水的要求 。

　　5.2 平行样

　　不少于 2个 。

　　5.3 空白溶液

　　除不加试样外 ,其他步骤同试样处理步骤 。

　　1

　　GB/T 43310—2023

　　5.4 仪器设备

　　所用设备均应定期检定或校准 。

　　6 试剂与仪器

　　6. 1 硝酸 , HNO3 质量分数不低于 65% 。

　　6.2 盐酸 , HCl质量分数范围为 36. 0% ~ 38. 0% 。

　　6.3 硫酸 , H2SO4 质量分数不低于 95% 。

　　6.4 高氯酸 , HClO4 质量分数不低于 70% 。

　　6.5 氢氟酸 , HF质量分数不低于 40. 0% 。

　　6.6 硝酸 1+ 1,取 500 mL硝酸(6. 1) ,缓慢加入已含 500 mL水的1 000 mL玻璃烧杯(6. 22)中 ,搅拌混匀 ,冷却后置于 1 L塑料瓶(6. 20)中备用 。

　　6.7 盐酸 1+ 1,取 500mL盐酸(6. 2) ,缓慢加入已含 500mL水的 1000mL玻璃烧杯(6. 22)中 ,搅拌混匀 ,冷却后置于 1 L塑料瓶(6. 20)中备用 。

　　6.8 硫酸 1+ 1,将已含 500 mL水的 1 L烧杯 ,置于冷水浴中 。取 500 mL硫酸(6. 3) ,沿烧杯壁边加边搅拌缓慢加入水中 ,冷却后置于 1 L塑料瓶(6. 20)中备用 。

　　6.9 高锰酸钾 , 固体 。

　　6. 10 高锰酸钾溶液 ,10g/L,取 10g高锰酸钾(6. 9) ,用水溶解后转移至 1L容量瓶(6. 18)中 ,定容 ,储存于塑料瓶(6. 20)中 ,备用 。

　　6. 11 甘露醇 , 固体 。

　　6. 12 无水偏硼酸锂 , 固体 。

　　6. 13 无水碳酸钠 , 固体 。

　　6. 14 氧化钇 , 固体 ,质量分数不小于 99. 99% 。

　　6. 15 高纯氩 ,纯度(体积分数) ≥99. 999% 。

　　6. 16 高纯氮 ,纯度(体积分数) ≥99. 999% 。

　　6. 17 移液管 ,5 mL、10 mL、15 mL、20 mL、25 mL、50 mL。

　　6. 18 容量瓶 ,50 mL、100 mL、200 mL、250 mL、500 mL、1 000 mL、2 000 mL。

　　6. 19 塑料容量瓶 ,50 mL、100 mL、250 mL、500 mL。

　　6.20 塑料瓶 ,100 mL、500 mL、1 000 mL。

　　6.21 四氟烧杯 ,250 mL、500 mL。

　　6.22 玻璃烧杯 ,250 mL、300 mL、1 000 mL。

　　6.23 石英烧杯 ,250 mL。

　　6.24 瓷坩埚 ,100 mL、150 mL。

　　6.25 称量瓶 ,玻璃材质 。

　　6.26 石墨坩埚 ,带盖 ,容量 20 mL~ 50 mL。

　　6.27 铂金坩埚 ,带盖 ,容量 20 mL~ 50 mL。

　　6.28 铂金皿 ,容量 100 mL。

　　6.29 干燥器 , 内有变色硅胶 。

　　6.30 玛瑙研钵 ,市售 。

　　6.31 分析天平 ,分度值为 0. 1 mg。

　　6.32 马弗炉 ,最高温度不低于 800 ℃ ,温度可控制在设定温度 ±10 ℃ 。

　　6.33 烘箱 ,温度可控制在设定温度 ±2 ℃ 。

　　2

　　GB/T 43310—2023

　　6.34 电热板 ,功率不低于 2 kW ,温度可在室温 +10 ℃ ~400 ℃范围内调节 。

　　6.35 微波消解仪 ,配 100 mL消解罐 ,最高消解温度不低于 240 ℃ ,有自动泄压功能 。

　　6.36 马弗炉 ,最高温度不低于 1 200 ℃ ,温度可控制在设定温度 ±25 ℃ 。

　　6.37 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)(以下简称 “ICP仪 ”) ,宜具有全谱直读功能 ,配备同心及高盐雾化器 。如果用于内标法测定硼元素 ,则应具有全谱直读功能 。

　　6.38 水浴 ,温度可控制在设定温度 ±1 ℃ 。

　　7 试样制备

　　7. 1 纤维

　　7. 1. 1 剪取适量样品 , 放 入 瓷 坩 埚 (6. 24) 中 , 在 马 弗 炉 (6. 32) 中 灼 烧 , 以 去 除 浸 润 剂 、粘 结 剂 等 有 机物 ,灼烧条件见表 1。

　　表 1 灼烧条件

　　样品类型

　　灼烧温度℃

　　灼烧时间min

　　玄武岩纤维 、微纤维棉

　　425±20

　　60

　　高硅氧纤维

　　700±10

　　120

　　其他纤维

　　625±20

　　30

　　7. 1.2 用玛瑙研钵(6. 30)研磨至可全部通过 75 μm 孔径筛 ,质量不少于 20 g。 高硅氧纤维研磨后立即称量 ,其他纤维研磨后贮存于称量瓶(6. 25)中 ,在 105 ℃ ~ 110 ℃烘箱(6. 33) 中干燥不少于 1 h,置于干燥器(6. 29)中冷却至室温后称量 。

　　7.2 玻璃、矿物原料及配合料

　　7.2. 1 破碎缩分后用玛瑙研钵(6. 30)研磨至可全部通过 75 μm 孔径筛 ,质量不少于 20 g。

　　7.2.2 贮存于称量瓶(6. 25)中 ,在 105 ℃ ~ 110 ℃烘箱(6. 33)中干燥不少于 1 h,置于干燥器(6. 29)中冷却至室温后称量 。

　　8 36种元素的测定

　　8. 1 标准工作曲线溶液配制

　　8. 1. 1 单元素标准储备 溶 液 : 铝 、钙 、镁 、铁 、钛 、锰 、锆 、铪 、锶 、锌 、钡 、锂 、钠 、钾 、铯 、钒 、铜 、镍 、钴 、硒 、铋 、铍 、镉 、铬 、铅 、钼 、钨 、铷 、汞 、锡等单元素标准储备溶液 ,质量浓度均为 1000mg/L,按附录 A配制或使用市售标准溶液(见附录 B) 。

　　8. 1.2 镧 、钕 、铌 、钇 、铒 、钽混合标准溶液 :各元素的质量浓度均为 100 mg/L,市售 ,见附录 B。

　　8. 1.3 铝 、钙 、镁 、铁 、钛 、锰 、锆 、铪混合稀标准溶液(A) :质量浓度 100 mg/L。用移液管(6. 17) 分别移取 8. 1. 1 中相应的单 元 素 标 准 储 备 溶 液 20. 00 mL 至 200 mL 容 量 瓶(6. 18) 中 , 加 20 mL 盐 酸 1+ 1 (6. 7) ,定容 ,摇匀 ,储于塑料瓶(6. 20)中备用 。

　　8. 1.4 锶 、锌 、钡混合稀标准溶液(B) :各元素质量浓度均为 100 mg/L。用移液管(6. 17) 移取 8. 1. 1 中相应的单元素标准储备溶液 20. 00 mL至已加入 20 mL水的 200 mL容量瓶(6. 18) 中 ,加 20 mL盐酸1+1(6. 7) ,定容 ,摇匀 ,储于塑料瓶(6. 20)中备用 。

　　3

　　GB/T 43310—2023

　　8. 1.5 锂 、钠 、钾混合稀标准溶液(C) :各元素质量浓度均为 100 mg/L。用移液管(6. 17) 移取 8. 1. 1 中相应的单元素标准溶液 20. 00 mL至已加入 20 mL水的 200 mL容量瓶(6. 18)中 ,加 20 mL盐酸 1+1 (6. 7) ,定容 ,摇匀 ,储于塑料瓶(6. 20)中备用 。

　　8. 1.6 铯稀标准溶液(D) :质量浓度为 100 mg/L。用移液管(6. 17) 移取 8. 1. 1 中铯元素标准储备溶液20 mL至已加入 50 mL水的 200 mL容量瓶(6. 18)中 ,加 20 mL盐酸 1+1(6. 7) ,定容 ,摇匀 ,储于塑料瓶(6. 20)中备用 。

　　8. 1.7 钒 、铜 、镍 、钴 、硒 、铋 、铍 、镉 、铬 、铅混合稀标准溶液(E) :各元素质量浓度均为 50 mg/L。用移液管(6. 17)移取 8. 1. 1 相 应 的 单 元 素 标 准 溶 液 10. 00 mL 至 已 加 入 10 mL 水 的 200 mL 容 量 瓶(6. 18)中 ,加 20 mL盐酸 1+1(6. 7) ,定容 ,摇匀储于塑料瓶(6. 20)中备用 。

　　8. 1. 8 钼 、钨 、铷 、汞 、锡混合稀标准溶液(F) :各元素质量浓度为 50 mg/L。用移液管(6. 17) 移取 8. 1. 1中相应的单元素标准溶液 10. 00mL至已加入 50mL水的 200mL容量瓶(6. 18)中 ,加 20mL盐酸1+1 (6. 7) ,定容 ,摇匀 ,储于塑料瓶(6. 20)中备用 。

　　8. 1.9 混合工作曲线系列溶液按照表 2 的要求配制 。测微量铅时 ,若铝对铅的波长存在干扰 ,应配制含有铝基体的钒 、铜 、镍 、钴 、硒 、铋 、铍 、镉 、铬 、铅系列混合工作曲线 。铝添加量与试液中铝质量浓度 一致 ,或者工作曲线和试液均将铝添加至 60 mg/100 mL。

　　表 2 混合工作曲线系列溶液

　　混合工作曲线

　　系列质量浓度μg/mL

　　每 200 mL含盐酸(1+1)的量

　　镧 、钕 、铌 、钇 、钽 、铒

　　0、0. 05、0. 10、0. 25、0. 50、1. 00、2. 50、5. 00、10. 00

　　20 mL

　　铝 、钙 、镁 、铁 、钛 、锰 、锆 、铪

　　铝 、钙 : 0、0. 50、1. 00、2. 50、5. 00、10. 00、15. 00、20. 00、 25. 00、30. 00、35. 00、40. 00、45. 00、50. 00

　　镁 、铁 、钛 、锰 、锆 、铪 :0、0. 10、0. 20、0. 50、1. 00、2. 00、3. 00、 4. 00、5. 00、6. 00、7. 00、8. 00、9. 00、10. 00

　　20 mL

　　锶 、锌 、钡

　　0、0. 10、0. 25、0. 50、1. 00、2. 50、5. 00、10. 00

　　20 mL

　　锂 、钠 、钾

　　钠 :0、0. 10、0. 25、0. 50、1. 00、2. 50、5. 00、10. 00

　　锂 、钾 :0、0. 02、0. 05、0. 10、0. 20、0. 50、1. 00、2. 00

　　20 mL

　　铯

　　0、0. 50、1. 00、2. 50、5. 00、10. 00

　　20 mL

　　钒 、铜 、镍 、钴 、硒 、铋 、铍 、镉 、铬 、铅

　　0、0. 05、0. 10、0. 25、0. 50、1. 00、2. 50、5. 00、10. 00

　　20 mL

　　Al:120 mg或与样品质量浓度一致

　　钼 、钨 、铷 、汞 、锡

　　0、0. 05、0. 10、0. 25、0. 50、1. 00、2. 50、5. 00、10. 00

　　20 mL

　　8.2 试液制备

　　8.2. 1 酸消解法

　　8.2. 1. 1 用分析天平(6. 31)称取 0. 1 g或 0. 2 g试样 ,准确至 1 mg,置于铂金坩埚(6. 27)中 。加入 2 mL硝酸(6. 1) 、2 mL高氯酸(6. 4)和 5 mL氢氟酸(6. 5) ,置于约 200 ℃的电炉上加热分解 ,继续蒸发至干 。

　　8.2. 1.2 再加入 1 mL硝酸(6. 1) 、1 mL高氯酸(6. 4)和 3 mL氢氟酸(6. 5) ,蒸发至近干 ,再升高温度至高氯酸白烟冒尽 ,冷却 。加入 10 mL或 5 mL盐酸 1+1(6. 7) 和 20 mL水 ,加热至盐类完全溶解 ,冷却后转移至 100 mL或 50 mL容量瓶(6. 18)中 。

　　4

　　GB/T 43310—2023

　　8.2.2 微波消解法

　　8.2.2. 1 用分析天平(6. 31)称取 0. 1 g试样 ,准确至 1 mg,置于消解罐中 。

　　8.2.2.2 加入 1 mL氢氟酸(6. 5) 、3 mL硝酸(6. 1) 、1 mL盐酸(6. 2) ,密封 。将消解罐固定在转盘上 ,放入微波消解仪(6. 35)中 ,从低温逐渐升高至 185 ℃ ,保温 1. 5 h。

　　8.2.2.3 冷却至室温后取出消解罐 ,用水冲洗消解罐内部 ,置于电热板(6. 34)上加热蒸发至近干 。

　　8.2.2.4 加入 5 mL盐酸 1+1(6. 7) , 加入 10 mL水 , 加热至盐类完全 溶 解 , 冷 却 后 转 移 至 50 mL 或100 mL容量瓶(6. 18)中 。

　　8.2.3 熔融分解法(适用于除 Li以外质量分数大于 0. 5%的元素)

　　8.2.3. 1 用分析天平(6. 31)称取 0. 2 g试样 ,准确至 1 mg,于石墨坩埚(6. 26) 或铂金坩埚(6. 27)中 。加1 g无水偏硼酸锂(6. 12) ,混匀 。

　　8.2.3.2 放入已升温至 1 000 ℃的马弗炉(6. 36)中 ,熔融 15 min。

　　8.2.3.3 冷却后 ,将其放入装有约 30 mL盐酸 1+1(6. 7) 300 mL玻璃烧杯(6. 22)中 ,加适量水 ,在电热板(6. 34)上加热至熔融物完全溶解 。洗出坩埚 ,冷却后定容至 100 mL容量瓶(6. 18)中 ,此为试液 G。

　　8.2.3.4 视元素质量分数 ,用移液管(6. 17) 移取 10 mL或 25 mL试 液 G 至 铂 金 坩 埚(6. 27) 中 , 加 入5 mL氢氟酸(6. 5) 、2 mL高氯酸(6. 4) ,置于电热板(6. 34)上低温加热蒸发至干 。再升高温度至高氯酸白烟冒尽 ,冷却 。加入 10mL盐酸 1+1(6. 7)和 20mL水 ,加热至盐类完全溶解 ,冷却后转移至 100mL容量瓶(6. 18) ,定容 ,摇匀备用 。

　　8.3 测试

　　按照表 3 推荐的试液制备方法制备试液 。待 ICP仪(6. 37)预热稳定后 ,用表 4推荐的波长 ,先测定混合工作曲线系列溶液的光强度 ,绘制工作曲线 ,再测定空白溶液和试液的光强度 。试液中元素质量浓度应在工作曲线范围内 ,超过工作曲线最大质量浓度点时 ,应稀释至工作曲线范围内再进行测试 。

　　表 3 推荐的试液制备方法

　　样品类型

　　酸消解法

　　微波消解法

　　熔融分解法

　　玻璃纤维 、纤维玻璃及矿物棉类

　　(如 :E玻璃 、ECR、中碱 、耐 碱 、高 碱 、高 硅 氧 、高 强 、低 介 电 、耐 辐 照 、玄武岩纤维 、岩棉 、矿渣棉 、微纤维棉 、矿渣 、玻璃棉)

　　微量元素

　　常量元素

　　痕量元素

　　适用于除 Li、B

　　以外质量分数

　　大于 0. 5%的元素

　　矿物原料及配合料

　　(如 : 叶腊石 、高岭土 、石灰石 、白云石 、钠长石 、钾长石)

　　微量元素

　　痕量元素

　　表 4 ICP法测定各元素的推荐波长

　　单位为纳米

　　元素

　　铝(Al)

　　钙(Ca)

　　镁(Mg)

　　锆(Zr)

　　铁(Fe)

　　钛(Ti)

　　铪(Hf)

　　锶(Sr)

　　锌(Zn)

　　波长 1

　　396. 152

　　317. 933

　　285. 213

　　339. 198

　　259. 940

　　336. 122

　　277. 336

　　421. 552

　　213. 856

　　波长 2

　　309. 271

　　315. 887

　　279. 553

　　343. 823

　　239. 563

　　337. 280

　　264. 141

　　215. 284

　　206. 200

　　元素

　　锰(Mn)

　　钒(V)

　　铜(Cu)

　　镍(Ni)

　　钴(Co)

　　硒(Se)

　　铋(Bi)

　　铍(Be)

　　钡(Ba)

　　波长 1

　　257. 610

　　327. 612

　　324. 754

　　231. 604

　　228. 615

　　203. 980

　　223. 061

　　313. 042

　　233. 527

　　波长 2

　　403. 075

　　292. 401

　　327. 396

　　232. 003

　　231. 406

　　196. 090

　　306. 772

　　313. 107

　　493. 409

　　5

　　GB/T 43310—2023

　　表 4 ICP法测定各元素的推荐波长 (续)

　　单位为纳米

　　元素

　　镉(Cd)

　　铬(Cr)

　　铅(Pb)

　　钼(Mo)

　　锡(Sn)

　　钨(W)

　　铯(Cs)

　　铷(Rb)

　　汞(Hg)

　　波长 1

　　226. 502

　　267. 716

　　220. 353

　　277. 540

　　283. 999

　　207. 911

　　852. 113

　　780. 027

　　194. 227

　　波长 2

　　228. 802

　　205. 552

　　283. 305

　　202. 030

　　224. 605

　　202. 998

　　455. 528

　　794. 760

　　253. 652

　　元素

　　镧(La)

　　钕(Nd)

　　铌(Nb)

　　钇(Y)

　　钽(Ta)

　　铒(Er)

　　锂(Li)

　　钠(Na)

　　钾(K)

　　波长 1

　　333. 749

　　430. 358

　　309. 418

　　371. 030

　　226. 230

　　337. 271

　　670. 784

　　589. 592

　　766. 491

　　波长 2

　　408. 672

　　401. 225

　　316. 340

　　377. 433

　　240. 063

　　390. 631

　　610. 364

　　588. 995

　　769. 897

　　8.4 结果计算

　　8.4. 1 按公式(1)计算元素的质量分数 :

　　wX D ……………………( 1 )

　　式中 :

　　wX — 元素的质量分数 , % ;

　　ρ — 减去空白后试液中元素的质量浓度 ,单位为微克每毫升(μg/mL) ;

　　V — 试液的体积 ,单位为毫升(mL) ;