DIN 51086-2-2004 de 1702 Testing of oxidic raw materials and materials for ceramics glass and glazes - Part 2 Determination of Ag As B Ba Be Bi Ca Cd Ce Co Cr Cu Er Eu Fe La Mg Mn .pdf

1、Juli 2004DEUTSCHE NORM Normenausschuss Materialpr fung (NMP) im DINPreisgruppe 11DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 81.040.10; 81.060.10=“T 9552878www.din.de

2、XDIN 51086-2Pr fung von oxidischen Roh und Werkstoffen f r Keramik, Glas und Glasuren Teil 2: Bestimmung von Ag, As, B, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Ce, Co, Cr, Cu, Er, Eu, Fe, La, Mg, Mn, Mo, Nd, Ni, P, Pb, Pr, S, Sb, Se, Sn, Sr, Ti, V, W, Y, Yb, Zn, Zr durch optische Emissionsspektrometrie mit induktiv gek

3、oppeltem Plasma (ICP OES)Testing of oxidic raw materials and materials for ceramics, glass and glazes Part 2: Determination of Ag, As, B, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Ce, Co, Cr, Cu, Er, Eu, Fe, La, Mg,Mn, Mo, Nd, Ni, P, Pb, Pr, S, Sb, Se, Sn, Sr, Ti, V, W, Y, Yb, Zn, Zr by optical emission spectrometry with

4、 inductively coupled plasma (ICP OES)Essai des matires premires pour la fabrication des matriaux en cramique, verre ou mail Partie 2: Dosage de Ag, As, B, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Ce, Co, Cr, Cu, Er, Eu, Fe, La, Mg, Mn,Mo, Nd, Ni, P, Pb, Pr, S, Sb, Se, Sn, Sr, Ti, V, W, Y, Yb, Zn, Zr par spectromtrie d m

5、ission avec plasma couplage induit par haute frquence et dtecteur optique (ICP OES)Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlinwww.beuth.deGesamtumfang 20 SeitenDIN 51086-2:2004-072InhaltSeiteVorwort 21 Anwendungsbereich. 32 Normative Verweisungen. 43 Begriffe 54 Grundlagen des Ver

6、fahrens. 55 Strungen 56 Bezeichnung 107 Gerte. 108 Reinigung der Gerte . 109 Reagenzien 1110 Probenvorbehandlung 1211 Durchfhrung der Messungen 1312 Auswertung . 1513 Angabe der Ergebnisse 1614 Przision des Verfahrens. 1715 Prfbericht. 17Anhang A (informativ) Verfahrenskenndaten fr die Qualittssiche

7、rung 18Literaturhinweise . 20VorwortDiese Norm wurde vom Arbeitsausschuss NMP 261 Chemische Analyse von oxidischen Roh- undWerkstoffen im Normenausschuss Materialprfung (NMP) und dem Unterausschuss Glasanalyse im FA I derDeutschen Glastechnischen Gesellschaft (DGG) ausgearbeitet.In dieser Norm bedeu

8、tet % bei Angabe von Gehalten Massenanteile in Prozent.In dieser Norm werden aggressive und toxische Chemikalien verwendet. Beim Umgang mit diesenChemikalien gelten die Gefahrstoffverordnung und die Richtlinien fr Laboratorien.DIN 51086-2:2004-0731 AnwendungsbereichDiese Norm legt ein Verfahren zur

9、quantitativen Bestimmung von Ag, As, B, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Ce, Co, Cr,Cu, Er, Eu, Fe, La, Mg, Mn, Mo, Nd, Ni, P, Pb, Pr, S, Sb, Se, Sn, Sr, Ti, V, W, Y, Yb, Zn, Zr in oxidischen Roh-und Werkstoffen fr Keramik, Glas und Glasuren, z. B. Feldspten, Kaolinen, Tonen, Kalkstein, Quarz, in denin Tabelle 1

10、 aufgefhrten Konzentrationsbereichen fest.Tabelle 1 Untere Grenze des Anwendungsbereiches hufig verwendeter Emissionsliniendes ICP-OES-Verfahrens in oxidischen und keramischen Roh- und Werkstoffen; E = 1 000 mg/100 mlElement Emissions-LinienmUntere Grenze desAnwendungs-bereichesMassenanteilmg/kgElem

11、ent Emissions-LinienmUntere Grenze desAnwendungs-bereichesMassenanteilmg/kgAg 328,068338,2891010Er 337,271349,910510As 328,068338,2891010Eu 381,967412,97012B 208,959249,678249,773335Fe 238,204239,562259,940101010Ba 233,527455,403493,409212La 333,749408,67255Ca 315,887317,933393,3665050,5Mg 279,07927

12、9,553150,5Cd 214,438226,502228,802555Mn 257,610293,306110Ce 413,380418,6603030Mo 202,030204,5981530Co 228,616238,89255Nd 401,225430,3583040Cr 205,552267,716283,563555Ni 231,604232,0031010Cu 324,754327,39655P 178,287213,018214,9143005050DIN 51086-2:2004-074Tabelle 1 (fortgesetzt)ElementEmissions-Lini

13、enmUntere Grenze desAnwendungs-bereichesMassenanteilmg/kgElementEmissions-LinienmUntere Grenze desAnwendungs-bereichesMassenanteilmg/kgPb 220,353 50 V 290,882292,402310,230311,0715555Pr 390,844 20 W 207,911209,860239,709222,589202,9981530303040S 182,036 300 Y 328,937 33Sb 206,833217,5815050Yb 328,93

14、7 1Se 196,026203,9855050Zn 206,191213,85653Sn 235,848189,9805050Zr 343,823339,19855Sr 407,711421,5520,55Ti 334,941336,121337,280368,5203555Das nach dieser Norm festgelegte Verfahren ist darber hinaus gegebenenfalls auf weitere Elemente/Oxideanwendbar, sofern die Richtigkeit der Ergebnisse mit genorm

15、ten Verfahren berprft wird.2 Normative VerweisungenDiese Norm enthlt durch datierte oder undatierte Verweisungen Festlegungen aus anderen Publikationen.Diese normativen Verweisungen sind an den jeweiligen Stellen im Text zitiert, und die Publikationen sindnachstehend aufgefhrt. Bei datierten Verweis

16、ungen gehren sptere nderungen oder berarbeitungendieser Publikationen nur zu dieser Norm, falls sie durch nderung oder berarbeitung eingearbeitet sind. Beiundatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe der in Bezug genommenen Publikation (einschlielichnderungen).DIN 51086-2:2004-075DIN 5030-3, Spe

17、ktrale Strahlungsmessung Spektrale Aussonderung Begriffe und Kennzeichnungs-merkmale.DIN 12691, Laborgerte aus Glas Vollpipetten mit einer Marke, schnellablaufend, Wartezeit 15 Sekunden,Klasse AS.DIN 51008-2, Optische Emissionsspektrometrie (OES) Teil 2: Begriffe fr Systeme mit Flammen undPlasmen.DI

18、N 51061-2, Prfung keramischer Roh- und Werkstoffe Teil 2: Probenahme keramischer Rohstoffe.DIN 51083-1, Prfung keramischer Roh- und Werkstoffe Chemische Analyse von Alumosilicaten der Fein-keramik Teil 1: Allgemeine Angaben, Prfbericht.DIN 51083-3, Prfung keramischer Roh- und Werkstoffe Chemische An

19、alyse von Alumosilicaten derFeinkeramik Teil 3: Aufschlussverfahren.DIN EN ISO 1042, Laborgerte aus Glas Messkolben (ISO 1042:1998); Deutsche FassungEN ISO 1042:1999.DIN EN ISO 8655-2, Volumenmessgerte mit Hubkolben Teil 2: Kolbenhubpipetten (ISO 8655-2:2002);Deutsche Fassung EN ISO 8655-2:2002.DIN

20、ISO 3696, Wasser fr analytische Zwecke Anforderungen und Prfungen; Identisch mitISO 3696:1987.3 BegriffeFr die Anwendung dieser Norm gelten die in DIN 5030-3 und DIN 51008-2 angegebenen Begriffe.4 Grundlagen des VerfahrensDie optische Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES)

21、ist eine Messtechnik zumNachweis und zur Bestimmung von Elementen mit Hilfe der Atomemission. Die Messlsung wird zerstubtund das Aerosol mit Hilfe eines Trgergases in ein induktiv gekoppeltes Plasma (ICP) transportiert. Dortwerden die Elemente zur Strahlung angeregt. Diese Emission wird in einem Spe

22、ktrometer spektral zerlegt,und die Intensitten der emittierten Elementlinien werden mit Detektoren gemessen. Eine quantitativeAussage ist durch Kalibrierung mit Bezugslsungen mglich, wobei in einem weiten Bereich (meist mehrereDekaden) ein linearer Zusammenhang zwischen den Intensitten der Emissions

23、linien und Konzentrationender Elemente besteht. Die Elemente knnen entweder gleichzeitig (simultan) oder nacheinander (sequentiell)bestimmt werden.5 Strungen5.1 AllgemeinesIn Einzelfllen knnen u. a. nachfolgend beschriebene spektrale und nichtspektrale Strungen auftreten.Weitere Strungen werden in d

24、er Literatur beschrieben (siehe G5b1G5d). Davon haben in der Praxis die Linien-koinzidenzen und die Strungen bei der Probenzufhrung die grte Bedeutung.DIN 51086-2:2004-0765.2 Beschreibung der Strungen5.2.1 Spektrale Strungen5.2.1.1 LinienkoinzidenzenDiese Strung entsteht durch berlappung von Spektra

25、llinien. Linienkoinzidenzen machen sich erst ab einemkritischen Konzentrationsverhltnis von Str- und Analysenelement bemerkbar. Sie hngen von derspektralen Auflsung des Spektrometers ab. In einer Untersuchung wurden die bei der Analyse vonAlumosilikaten mglicherweise auftretenden Linienkoinzidenzen

26、ermittelt. Die Ergebnisse dieser Unter-suchung sind in Tabelle 2 zusammengefasst.Tabelle 2 Wichtige spektrale Interferenzen bei der Analyse in oxidischen und keramischenRoh- und Werkstoffen mit dem ICP-OES-Verfahren (Analyt: Strelement = 1:100)ElementG62 = 1mg/lLinienmStrelementeG62 Gb3 100 mg/lElem

27、entG62 = 1 mg/lLinienmStrelementeG62 Gb3 100 mg/lAg 328,068338,289 CrCe 413,380418,660Fe, VAs 193,696197,197189,042Fe, AlFe, AlAlCo 228,616238,892TiAl, FeB 208,959249,678247,773Al, MoFe, CrFeCr 205,552267,716283,563284,325Fe, MoMn, VFe, MoFeBa 233,527455,403493,409Fe, V Cu 324,754327,396Fe, TiVBe 31

28、3,042234,861313,107VFeEr 337,271349,910VBi 223,061306,772CuFe, VEu 381,967412,970FeCa 315,887317,933393,366CoFe, VFe 238,204239,562259,940CoCd 214,438226,502228,802FeFeAs, CoLa 333,749408,672Fe, TiDIN 51086-2:2004-077Tabelle 2 (fortgesetzt)ElementG62 = 1mg/lLinienmStrelementeG62 Gb3 100 mg/lElementG

29、62 = 1 mg/lLinienmStrelementeG62 Gb3 100 mg/lMg 279,079279,553285,213 FeSe 196,026203,985Mn 257,610293,306Fe, Mo, CrAl, FeSn 235,848189,980Mo, CoMo 202,030204,598Al, Fe Sr 407,711421,552460,733Cr, TiCrNb 309,418316,340Al, V Ti 334,941336,121337,280368,520Ca, Cr, SiCo, CrNd 401,225430,358Cr, TiVV 290

30、,882292,402310,230311,071Fe, MoFe, Mo, CrFe, Mn, Ti, CrNi 231,604232,003CoCr, Al, MnW 207,911209,860239,709P 178,287213,618214,914177,428ICu, Fe, Mo, ZnCu, Al, MgCuY 324,228371,030TiPb 220,353283,306Al, Co, Ti Yb 328,937369,419YPr 390,844414,311Fe, U, Ni Zn 206,191213,856CrCu, Ni, FeS 182,036180,669

31、Cr, MoCaZr 343,823354,262339,198Sb 206,833217,581Cr, Mg, Mn, CoDIN 51086-2:2004-0785.2.1.2 BandenkoinzidenzenMehratomige Teilchen (z. B. N2+, OH-, CN-und NH2),die sich im Plasma aus dem Lsemittel, derumgebenden Luft, den verwendeten Gasen oder unvollstndig dissoziierten Verbindungen (z. B. AlO+) bil

32、den,knnen Banden emittieren, die mit den Analysenlinien koinzidieren.5.2.1.3 UntergrundbeeinflussungDer spektrale Untergrund wird durch Rekombinationskontinua verursacht (z. B. Al, Ar) und ist u. a. von derMatrix und der Wellenlnge abhngig.5.2.1.4 LinienumkehrWenn die Konzentration der zu bestimmend

33、en Elemente in den ueren (khleren) Zonen des ICP starkanwchst, wird hier die von den heieren Zonen kommende Strahlung der Analyten absorbiert. Dadurch sinddie gemessenen Intensitten niedriger als es den Analytenkonzentrationen entspricht.5.2.1.5 FehlstrahlungSowohl durch Reflektion im Spektralappara

34、t (Streustrahlung) als auch durch Strahlung aus anderenOrdnungen kann ein nicht elementspezifischer Signalanteil erzeugt werden.5.2.2 Nicht spektrale Strungen5.2.2.1 Strungen durch physikalische Eigenschaften der AnalysenlsungDiese Strung kann im Probenzufhrungssystem durch Unterschiede der Viskosit

35、t der Oberflchen-spannung oder der Dichte zwischen Bezugs- und Probenlsung entstehen.5.2.2.2 Strung durch AblagerungenDurch Partikel in der Probenlsung und Bildung von Kristallen bei hheren Salzkonzentrationen knnen sichdie Eigenschaften des Probenzufhrungssystems verndern.5.2.2.3 Strung durch Versc

36、hleppenBeeinflussung der Messung durch Rckstnde im Probenzufhrungssystem (Memory-Effekt).5.2.2.4 VerteilungsstrungEine Strung, die auf nderungen der geometrischen Verteilung des Massentransportes axial oder radial deszu bestimmenden Elementes in der Strahlenquelle beruht.5.2.2.5 Ionisationsinterfere

37、nzenLeicht ionisierbare Elemente (z. B. Alkali- und Erdalkalimetalle) knnen in geringem Umfang eineVerschiebung des Ionisationsgleichgewichts fr das zu bestimmende Element verursachen.5.2.2.6 nderung der elektrischen EinkopplungseffizienzStarke nderungen der Salzkonzentration knnen die Effizienz der

38、 Einkopplung beeinflussen, dadurch ndernsich die Anregungsbedingungen.DIN 51086-2:2004-0795.3 Verfahren zur Beseitigung oder Verringerung von Strungen5.3.1 Spektrale StrungenNach Mglichkeit sollte auf nicht gestrte Analysenlinien ausgewichen werden (siehe Tabelle 2).Zur instrumentellen Erfassung der

39、 Strstrahlung knnen Vorrichtungen zur Drehung einer Quarzrefraktor-platte im Strahlengang, zur Spaltverschiebung oder auch zur Drehung des Gitters benutzt werden.Korrekturen knnen durch Messung des Einflusses des Strelementes (mathematische Korrektur) oderbevorzugt durch Matrixsimulierung vorgenomme

40、n werden.a) mathematische Untergrundkorrektur:Die Nettointensitt (IX) ergibt sich nach Gleichung (1).)()(2UU1XUXbaaIbIIIG2bG2bG3d (1)Dabei istIXdie berichtigte Intensitt der Linie;IXUdie gemessene Intensitt der Linie;a der Abstand zwischen Linienuntergrund vor der Linie und der Linie;b der Abstand z

41、wischen Linienuntergrund hinter der Linie und der Linie;IU1die gemessene Untergrundintensitt vor der Linie;IU2die gemessene Untergrundintensitt nach der Linie.b) mathematische Berichtigung bei Linienberlappungen:Nach Bestimmung der Steigung der Bezugsgeraden der Strelemente (a1, a2, ., a) und derenK

42、onzentrationen (c1, c2, ., c) kann die Nettointensitt IXnach Gleichung (2) berechnet werden.iiXUXG62Gd7G20G53G2dG3d aII (2)Dabei istIXdie berichtigte Intensitt der Linien (Nettointensitt);IXUdie gemessene Intensitt der Linie;aidie Steigung der Bezugsgeraden des Strelementes i auf der Elementlinie, z

43、. B. in Liter jeMilligramm;G62idie Konzentration des Strelementes i, z. B. in Milligramm je Liter.In komplizierten Fllen knnen weitergehende Berichtigungen notwendig sein. Zur Beseitigung vonFehlstrahlungen knnen Abschirmungen, Filter oder spezielle Photovervielfacher (PV) eingesetzt werden.DIN 5108

44、6-2:2004-07105.3.2 Nicht spektrale StrungenStrungen durch ungleichmigen Massentransport, nderungen der elektrischen Einkopplungseffizienz undIonisationsinterferenzen knnen durch Verdnnen der Probenlsung oder durch Matrixanpassung vonProben- und Bezugslsung vermieden werden. Weiterhin kann der Einflu

45、ss von Schwankungen imMassentransport mit Hilfe eines internen Standards korrigiert werden. Verschleppungseinflsse werden durchgengendes Splen der Probenzufhrungseinrichtung zwischen den Analysen vermieden.6 BezeichnungBezeichnung des Verfahrens zur Bestimmung von Ag, As, B, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Ce,

46、Co, Cr, Cu, Er, Eu, Fe,La, Mg, Mn, Mo, Nd, Ni, P, Pb, Pr, S, Sb, Se, Sn, Sr, Ti, V, W, Y, Yb, Zn und Zr durch optischeEmissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) (2):Verfahren DIN 51086-27 Gertebliche Laborgerte und die folgenden:7.1 ICP-Emissionsspektrometer, mit Untergrundkomp

47、ensation und Zerstubersystem.7.2 Mikrowellen-Aufschlussgert, Leistungsabgabe Gb3 600 W, Zeit und Leistung programmierbar, mitgeeigneten Mikrowellen-Aufschlussbehltern.7.3 Pt-Tiegel.7.4 Muffelofen, elektrisch beheizbar bis 1 000 C.7.5 Messkolben, nach DIN EN ISO 1042.7.6 Messkolben, aus Kunststoff.7.

48、7 Pipetten, nach DIN 12691.7.8 Kolbenhubpipetten, nach DIN EN ISO 8655-2.8 Reinigung der GerteGlas- und Kunststoffbehlter sowie Pipetten sind unmittelbar vor dem Gebrauch mit warmer, verdnnterSalpetersure zu reinigen und anschlieend mit Wasser (9.2) zu splen.DIN 51086-2:2004-07119 Reagenzien9.1 Als

49、Reagenzien sind mindestens solche des Reinheitsgrades zur Analyse zu verwenden. Der Gehaltdes Wassers bzw. der Reagenzien an den zu bestimmenden Elementen muss im Vergleich zur geringsten zubestimmenden Konzentration vernachlssigbar klein sein.9.2 Wasser, nach DIN ISO 3696, mindestens Qualitt 3.9.3 Salpetersure, HNO3, c(HNO3) = 15 mol/l.9.4 Salzsure, HCl, c(HCl) = 12 mol/l.9.5 Flusssure,