DIN 22022-7-2014 Solid fuels - Determination of contents of trace elements - Part 7 ICP-MS《固体燃料 痕量元素含量的测定 第7部分 ICP-MS》.pdf

1、Juli 2014DEUTSCHE NORM Normenausschuss Bergbau (FABERG) im DINNormenausschuss Materialprfung (NMP) im DINPreisgruppe 8DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 75.160

2、.10!%24b“2151763www.din.deDDIN 22022-7Feste Brennstoffe Bestimmung der Gehalte an Spurenelementen Teil 7: ICP-MSSolid fuels Determination of contents of trace elements Part 7: ICP-MSCombustibles solides Dosage des lments traces Partie 7: ICP-MSAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772

3、Berlin www.beuth.deGesamtumfang 12 SeitenDIN 22022-7:2014-07 2 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitsausschuss NA 008-12-02 AA Prfung fester Brennstoffe“ im Normenausschuss Bergbau (FABERG) ausgearbeitet. Der Anhang A ist informativ. DIN 22022 Feste Brennstoffe Bestimmung der Gehalte an Spurenele

4、menten besteht aus: Teil 1: Allgemeine Regeln, Probenahme und Probenvorbereitung Vorbereitung der Analysenprobe fr die Bestimmung (Aufschlussverfahren) Teil 2: ICP-OES Teil 3: AAS-Flammentechnik Teil 4: Atomabsorptionsspektroskopie unter Anwendung der Hydrid- bzw. Kaltdampftechnik Teil 5: Atomabsorp

5、tionsspektroskopie unter Anwendung der Graphitrohrtechnik Teil 6: Auswertung und Angabe der Messergebnisse Teil 7: ICP-MS Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder all

6、e diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. DIN 22022-7:2014-07 3 1 Anwendungsbereich Das Verfahren ist geeignet zur Bestimmung von Massenkonzentrationen der Spurenelemente in Auf-schlusslsungen von festen Brennstoffen und festen Verbrennungsrckstnden nach DIN 22022-1 mittels massenspektrometri

7、scher Bestimmung mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS). 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei u

8、ndatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 22022-1, Feste Brennstoffe Bestimmung der Gehalte an Spurenelementen Teil 1: Allgemeine Regeln, Probenahme und Probenvorbereitung Vorbereitung der Analysenprobe fr die Bestimmung (A

9、ufschlussverfahren) DIN 22022-6, Feste Brennstoffe Bestimmung der Gehalte an Spurenelementen Teil 6: Auswertung und Angabe der Messergebnisse DIN EN ISO 17294-2, Wasserbeschaffenheit Anwendung der induktiv gekoppelten Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS) Teil 2: Bestimmung von 62 Elementen 3 Kurzbesc

10、hreibung des Verfahrens Die nach DIN 22022-1 erstellte Aufschlusslsung wird in das induktiv gekoppelte Plasma berfhrt. Das induktiv gekoppelte Plasma ist ein im Hochfrequenzfeld ionisiertes Gas, das als Atomisierungs- und Anregungsmedium fr die eingesprhte, flssige oder gelste Probe dient. Zur Detek

11、tion wird ein angeschlossenes Massenspektrometer verwendet. Die Gehalte der einzelnen Elemente werden durch Kalibrierung mit Elementstandards ermittelt. 4 Gerte 4.1 bliche Laborgerte sowie zustzlich 4.2 ICP-Massenspektrometer mit Massenfluss-Regler und Zerstubersystem Die zur Durchfhrung der Bestimm

12、ungen erforderlichen Spezifikationen sind DIN EN ISO 17294-2 zu entnehmen. 5 Chemikalien 5.1 Allgemeines Es sind ausschlielich Reagenzien von bekannter analytischer Reinheit zu verwenden. Als Wasser ist stets bidestilliertes Wasser oder durch Ionenaustauschverfahren vollentsalztes Wasser (Deionat) z

13、u verwenden. Lsungen ohne Angabe des Lsemittels sind wssrige Lsungen. 5.2 Salpetersure (HNO3), = 1,40g / ml, 65% Massenanteil 5.3 Argon, mindestens 99,99% Volumenanteil 5.4 Gase fr nachgeschaltete Reaktionszellen (optional) ANMERKUNG Andere als die nachfolgend aufgefhrten Gase sind ebenfalls einsetz

14、bar. DIN 22022-7:2014-07 4 5.4.1 Methan, mindestens 99,995% Volumenanteil 5.4.2 Sauerstoff, mindestens 99,995% Volumenanteil 5.4.3 Helium, mindestens 99,995% Volumenanteil (optional) 5.4.4 Wasserstoff, mindestens 99,995% Volumenanteil 5.5 Element-Bezugslsungen Im Handel erhltliche Konzentrate werden

15、 gegebenenfalls unter Zusatz von Salpetersure nach 5.2 aufgefllt. Es knnen auch fertige Stammlsungen benutzt werden. Bei der Herstellung der Bezugslsungen mssen die zu erwartenden Element-Konzentrationen in den Messlsungen bercksichtigt werden. 6 Durchfhrung der Bestimmung 6.1 Allgemeines Die Glasge

16、rte sind vor Gebrauch mit warmer, verdnnter Salpetersure zu reinigen und mit Wasser nachzusplen. 6.2 Messung Das Massenspektrometer wird nach den Vorschriften des Gerteherstellers betriebsbereit gemacht. Die Messung der Aufschlusslsung erfolgt mittels ICP-MS durch Kalibrierung mit Elementstandards.

17、6.3 Kalibrierung Die fr die Kalibrierung erforderlichen Konzentrationen der Multielementstandards mssen den Verhltnissen in der Aufschlusslsung entsprechen. Eine Matrixanpassung ist durchzufhren. Eine Mehrpunktkalibrierung ist empfehlenswert. Die blicherweise vorliegende Stabilitt der Kalibrierfunkt

18、ion ist sptestens nach jeder zehnten Messung oder Probe durch berprfung mit mindestens einer Kontrolllsung zu besttigen. 7 Auswertung Die Auswertung und die Angabe der Ergebnisse erfolgt nach DIN 22022-6. 8 Verfahrenskenndaten (Przision des Verfahrens) Bei einem Ringversuch, durchgefhrt im Frhjahr 2

19、012, wurden die Verfahrenskenndaten von 7 Laboratorien ermittelt; sie sind in Tabelle 1 dargestellt. Eine ausfhrliche Darstellung der Ringversuchsdaten ist in Anhang A zu finden. ANMERKUNG Im vorliegenden Teil (DIN 22022-7) wird die Wiederhol- und Vergleichstandardabweichung angegeben. Im Teil 6 (DI

20、N 22022-6) stehen im Abschnitt 7 (Verfahrenskenndaten) Wiederhol- und Vergleichgrenze. Diese ergeben sich aus den mit dem Faktor 2,8 multiplizierten Standardabweichungen. Da es sich um Spurenanalytik handelt, ist diese Multiplikation zur Erzielung einer hheren statistischen Sicherheit nach Auffassun

21、g des Arbeitsausschusses NA 008-12-02 AA Prfung fester Brennstoffe“ nicht erforderlich und wurde daher nicht durchgefhrt. DIN 22022-7:2014-07 5 Tabelle 1 Wiederholstandard-abweichungb rrrbwms += Vergleichsstandard-abweichungbRRRbwms += Materiala Element Wertebereich mg/kg mrbrmRbR1,2 Arsen 4 bis 30

22、0,0188 +0,099 0,0164 -0,075 2,3 Barium 100 bis 1 500 0,0685 -5,17 0,1368 +1,41 1,2,3 Chrom 1 bis 200 0,0458 -0,139 0,1543 -0,516 1,2 Kobalt 5 bis 50 0,0196 +0,078 0,0531 +0,604 1,2,3 Kupfer 1 bis 150 0,0195 +0,097 0,1158 +0,053 1,2,3,4 Mangan 30 bis 500 0,0171 +0,759 0,0852 +4,13 1,2 Molybdn 5 bis 1

23、5 0,0193 +0,022 0,0678 -0,075 1,2,3 Vanadium 1 bis 300 0,0202 +0,037 0,1283 +0,259 aMaterial 1 Steinkohlenflugasche 2 Steinkohle 3 Braunkohle 4 Holzpellets b Berechneten Wert mit einer Nachkommastelle angeben. Es bedeuten: mrSteigung der Regressionsgraden Wiederholstandardabweichung brAchsenabschnit

24、t der Regressionsgeraden Wiederholstandardabweichung, in Milligramm je Kilogramm mRSteigung der Regressionsgraden Vergleichstandardabweichung bRAchsenabschnitt der Regressionsgeraden Vergleichstandardabweichung, in Milligramm je Kilogramm w Massenanteil, in Milligramm je Kilogramm DIN 22022-7:2014-0

25、7 6 Anhang A (informativ) Ringversuch zur Ermittlung der Verfahrenskenndaten Bei einem Ringversuch, durchgefhrt im Frhjahr 2012, wurden die Verfahrenskenndaten nach den Tabellen A.1 bis A.6 ermittelt. In jedem Labor wurden in der Regel vier separate Aufschlsse erstellt und gemessen. Die Auswertung d

26、es Ringversuchs erfolgte nach DIN ISO 5725-2. In den Tabellen A.1 bis A.6 bedeuten: Labore Anzahl der Teilnehmer; n Anzahl der ausreierfreien Einzelwerte; Mittelwert Gesamtmittelwert bezogen auf das analysenfeine Material, in Milligramm je Kilogramm; srStandardabweichung unter Wiederholbedingungen,

27、in Milligramm je Kilogramm; sRStandabweichung unter Vergleichbedingungen, in Milligramm je Kilogramm; VrWiederholvariationskoeffizient, in Prozent; VRVergleichsvariationskoeffizient, in Prozent; DIN 22022-7:2014-07 7 Tabelle A.1 Steinkohle-Flugasche Element Labore n Mittelwert srsRVrVRAntimon (Sb) 6

28、 21 7,4 0,1 0,8 1,9 11,5 Arsen (As) 7 24 27 0,6 4,3 2,1 16,0 Barium (Ba) 5 19 1 340 87 185 6,5 13,8 Beryllium (Be) 6 21 11,3 0,4 2,7 3,6 23,9 Blei (Pb) 5 19 112 2,1 6,2 1,8 5,5 Cadmium (Cd) 5 19 1,3 0,06 0,07 4,8 5,5 Chrom (Cr) 6 21 184 8,3 28,0 4,5 15,2 Kobalt (Co) 5 19 50,6 1,1 3,3 2,1 6,5 Kupfer

29、(Cu) 6 21 132 2,7 15,3 2,0 11,6 Mangan (Mn) 6 22 423 8,1 37,4 1,9 8,8 Molybdn (Mo) 5 19 14,1 0,3 0,9 2,1 6,3 Nickel (Ni) 4 15 125 2,5 17,2 2,0 13,7 Selen (Se) 6 21 7,0 0,2 1,2 3,5 17,8 Vanadium (V) 6 21 295 6,1 38,0 2,1 12,9 Zink (Zn) 5 17 230 3,3 15,2 1,4 6,6 Zinn (Sn) 6 21 9,1 0,2 1,2 2,2 13,3 DIN

30、 22022-7:2014-07 8 Tabelle A.2 Steinkohle 1 Element Labore n Mittelwert srsRVrVRAntimon (Sb) 6 21 1,2 0,05 0,4 3,7 29,6 Arsen (As) 6 21 9,8 0,4 1,7 4,2 17,3 Barium (Ba) 4 15 121 2,0 20,4 1,6 16,8 Beryllium (Be) 6 21 0,7 0,03 0,2 4,4 31,7 Blei (Pb) 6 20 3,4 0,1 0,7 4,2 21,8 Cadmium (Cd) 6 21 0,3 0,01

31、 0,05 4,0 15,4 Chrom (Cr) 4 15 10,0 0,2 1,1 2,3 10,8 Kobalt (Co) 6 21 10,6 0,4 1,3 3,4 12,6 Kupfer (Cu) 6 21 9,0 0,3 1,1 3,4 11,8 Mangan (Mn) 6 21 38,3 1,4 5,7 3,7 14,9 Molybdn (Mo) 6 21 4,5 0,2 0,3 3,3 6,1 Nickel (Ni) 5 17 10,0 0,4 1,9 4,1 19,4 Selen (Se) 6 21 6,3 0,2 1,1 3,6 16,8 Strontium (Sr) 5

32、17 38,3 3,1 8,0 8,1 21,0 Thallium (Tl) 6 20 0,4 0,02 0,06 4,8 14,6 Vanadium (V) 6 21 27,2 0,9 3,9 3,1 14,4 Zink (Zn) 6 21 25,0 1,2 5,2 4,9 20,9 Zinn (Sn) 5 17 0,6 0,07 0,4 10,4 58,2 DIN 22022-7:2014-07 9 Tabelle A.3 Steinkohle 2 Element Labore n Mittelwert srsRVrVRAntimon (Sb) 5 17 0,9 0,04 0,3 4,2

33、37,4 Arsen (As) 5 19 3,6 0,08 0,4 2,1 11,1 Barium (Ba) 6 20 158 9,9 29,4 6,3 18,7 Beryllium (Be) 5 17 1,0 0,02 0,3 1,8 24,9 Blei (Pb) 6 21 12,4 0,4 1,9 3,4 15,1 Cadmium (Cd) 6 21 0,3 0,04 0,06 11,6 19,5 Chrom (Cr) 5 17 18,0 0,5 1,7 2,8 9,3 Kobalt (Co) 6 21 6,1 0,1 0,8 2,1 12,7 Kupfer (Cu) 6 21 9,9 0

34、,3 1,3 3,2 12,7 Mangan (Mn) 6 21 48,1 3,1 7,2 6,4 15,0 Molybdn (Mo) 6 21 6,1 0,09 0,3 1,5 4,7 Selen (Se) 6 21 2,7 0,1 0,7 5,0 26,6 Strontium (Sr) 5 17 71,9 3,6 11,6 5,0 16,2 Thallium (Tl) 5 17 0,6 0,02 0,1 3,6 16,8 Vanadium (V) 6 21 61,4 1,0 8,6 1,6 14,1 Zink (Zn) 6 21 31,3 3,6 9,1 11,6 29,1 Zinn (S

35、n) 5 17 0,6 0,03 0,2 4,5 37,3 DIN 22022-7:2014-07 10 Tabelle A.4 Braunkohlenstaub 1 Element Labore n Mittelwert srsRVrVRBarium (Ba) 5 18 126 0,5 10,0 0,4 7,9 Chrom (Cr) 5 17 1,4 0,2 0,2 11,7 13,5 Mangan (Mn) 6 21 46,8 1,1 5,8 2,3 12,4 Quecksilber (Hg) 5 15 0,1 0,02 0,04 21,5 31,2 Selen (Se) 6 19 1,0

36、 0,04 0,3 3,8 26,2 Strontium (Sr) 4 15 96 0,9 6,6 0,9 6,9 Vanadium (V) 5 16 1,4 0,06 0,1 4,5 9,4 Zink (Zn) 5 17 2,4 0,2 1,6 8,9 68,1 Tabelle A.5 Braunkohlenstaub 2 Element Labore n Mittelwert srsRVrVRBarium (Ba) 5 17 52 7,0 16,9 13,4 32,6 Chrom (Cr) 6 20 2,8 0,2 1,1 5,6 37,8 Kobalt (Co) 5 17 1,0 0,0

37、2 0,2 1,5 16,0 Kupfer (Cu) 5 14 1,1 0,06 0,2 5,6 14,4 Mangan (Mn) 6 21 86 1,2 10,8 1,3 12,6 Nickel (Ni) 5 17 2,2 0,3 0,5 13,6 25,1 Selen (Se) 6 20 1,3 0,09 0,3 7,0 25,4 Vanadium (V) 7 22 1,6 0,07 0,2 4,2 13,8 Zink (Zn) 6 21 4,9 0,9 3,0 17,6 61,1 DIN 22022-7:2014-07 11 Tabelle A.6 Holzpellets Element

38、 Labore n Mittelwert srsRVrVRAntimon (Sb) 5 16 1,1 0,1 0,6 10,6 49,3 Arsen (As) 6 17 0,9 0,1 0,4 13,8 51,7 Barium (Ba) 6 21 158 10,7 34,5 6,8 21,9 Blei (Pb) 6 21 65 4,0 9,6 6,2 14,9 Cadmium (Cd) 5 17 0,3 0,03 0,05 11,3 19,9 Chrom (Cr) 6 21 7,0 1,6 3,3 23,5 47,1 Kobalt (Co) 5 17 0,5 0,05 0,1 9,4 21,0

39、 Kupfer (Cu) 5 17 5,6 0,9 1,4 15,3 25,3 Mangan (Mn) 6 21 173 3,7 27,4 2,1 15,8 Nickel (Ni) 4 15 2,1 0,3 0,6 12,7 26,1 Strontium (Sr) 5 17 13,9 0,5 0,6 3,8 4,7 Zink (Zn) 5 17 67 4,3 44,0 6,4 66,0 DIN 22022-7:2014-07 12 Literaturhinweise DIN 22005-1, Rohstoffuntersuchungen im Steinkohlenbergbau Teil 1

40、: bersicht DIN 51700, Prfung fester Brennstoffe Allgemeines und bersicht ber Prfverfahren DIN ISO 5725-2, Genauigkeit (Richtigkeit und Przision) von Messverfahren und Messergebnissen Teil 2: Grundlegende Methode fr die Ermittlung der Wiederhol- und Vergleichprzision eines vereinheitlichten Messverfahrens