一种快速半定量检测烟花爆竹用烟火药盲样中铋含量的方法技术

本发明专利技术公开一种快速半定量检测烟花爆竹用烟火药盲样中铋含量的方法，属于分析测试技术领域。将烟火药样品从烟花爆竹产品中解剖出来，研磨，过筛，干燥，冷却至室温，以能量色散型X射线荧光光谱仪为检测仪器，采用强度法建立分析方法，将样品装入仪器样品杯中，再将待测样品置于检测仪器测试舱内，记录仪器上显示的铋元素特征谱线的荧光强度值，估算铋元素在样品中的含量，再进一步选择适当分析仪器进行准确定量分析烟花爆竹用烟火药中的铋含量。采用本发明专利技术所述方法进行铋含量半定量分析，操作简单，效率高，所估算出样品中铋含量的含量与其实际含量相差较小，且能有效地为进一步选择准确定量分析样品中铋含量的方法提供数据依据。

A fast and semi quantitative method for detecting bismuth content in pyrotechnic powder samples for fireworks and firecrackers

The invention discloses a method for fast and semi quantitative detection of bismuth content in pyrotechnic powder blind samples for fireworks and firecrackers, which belongs to the technical field of analysis and testing. The pyrotechnic samples are dissected from the fireworks and firecrackers products, lapping, sieving, drying, cooling to room temperature, using the energy dispersive X ray fluorescence spectrometer as the testing instrument, using the intensity method to establish the analysis method, loading the sample into the sample cup, and then placing the sample in the test chamber and recording the instrument. The content of bismuth element in the sample is estimated by the fluorescence intensity of the bismuth element, and the quantitative analysis of bismuth in fireworks and fireworks is further selected. The method is simple and efficient, and the content of bismuth in the sample is less than the actual content, and it can provide the data basis for the further selection of the method for accurate quantitative analysis of bismuth content in the sample.

【技术实现步骤摘要】
一种快速半定量检测烟花爆竹用烟火药盲样中铋含量的方法
本专利技术涉及分析测试
，具体涉及一种利用能量色散型X射线荧光光谱仪采用强度法快速半定量检测烟花爆竹用烟火药盲样中铋含量的方法。
技术介绍
现有技术中，未发现基于能量色散型X荧光光谱联用技术快速半定量检测烟花爆竹用烟火药盲样中铋含量的方法，只见烟花爆竹用烟火药中铋的定量方法。目前烟花爆竹用烟火药剂中铋含量的测定方法是《烟花爆竹烟火药中铋含量的测定》（GB/T20616-2006），此类方法都是基于传统的化学分析方法对样品中的铋进行定量分析。该标准所述方法存在以下不足：(1)检测周期较长，一般熟练技术人员需要2个工作日才能完成一次检测。另外，在具体试验过程中很容易因试验人员操作熟练度不够而引入造成测量结果误差的不确定度。(2)操作步骤较为繁琐，整个测试过需要经历样品预处理、洗涤、溶解、过滤、转移、沉淀、富集和滴定等诸多步骤。（3）方法对实验人员要求高，操作步骤中多处涉及洗涤、转移、溶解、过滤、沉淀、富集、滴定等容易引入不确定性的操作步骤，每次试验操作人员必须格外小心和细致，否则非常容易引入人为的不确定度。能量色散型X射线荧光光谱技术目前所开发的方法多用于样品的无损定性分析。针对固体样品半定量和定量元素检测，绝大多数样品采用粉末压片法和熔融法直接测定，如：《贵金属含量的测定X射线荧光光谱法》(GB/T18043-2008)采用的是无损检测法，《氧化铝化学分析方法及物理性能测定方法第30部分X射线荧光光谱法测定元素含量》(GB/T6609.30—2009)采用的是熔融法，《EDXRF法直接测定W-Fe-Ni-Co合金混合料组分》(《核电子学与探测技术》2007年05期)采用的是压片法，《Ｘ射线荧光光谱法快速测定氯化钾产品中钾、钠、钙、镁的含量》（分析仪器2013年第6期）采用的是压片法，《电子电气产品中限用物质铅、汞、铬、镉和溴的快速筛选X射线荧光光谱法》(GB/Z21277-2007)采用的是压片法或熔融法。由于烟花爆竹用烟火药具有易燃易爆性，无法利用能量色散型X射线荧光光谱技术(EDXRF)直接采用粉末压片法和熔融法进行样品处理。至今为止也未见有基于能量色散型X射线荧光光谱技术快速半定量检测烟花爆竹用烟火药中铋含量方法的公开文献报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于能量色散型X射线荧光光谱技术快速半定量检测烟花爆竹用烟火药盲样中铋含量的方法，通过快速半定量分析烟花爆竹用烟火药中铋含量，为进一步选择适合的光谱技术准确定量分析烟火药中铋含量提供必要的数据基础。检测的基本原理：烟火药样品受X射线激发后，样品中的不同元素会发射出不同的特征X射线，这些特征谱线是识别样品中存在目标元素的指纹信息。通过测定样品中目标元素的特征X射线荧光强度大小，可以半定量分析未知样品中铋元素含量的多少。本方法将烟花爆竹用烟火药粉末样品直接上机，建立特定的分析方法，根据铋元素特征谱线的X射线荧光强度值来半定量分析样品中铋元素含量。此方法操作简单、检测周期短、检测效率高和精密度高。本专利技术目的是通过以下技术方案实现的：一种快速半定量检测烟花爆竹用烟火药盲样中铋含量的方法，包括制备样品、建立检测方法、半定量检测与计算铋含量和铋含量准确定量分析方法的选择，具体步骤如下：1）制备样品：将烟火药样品从烟花爆竹产品中解剖出来，采取少量多次的原则将样品放置在防静电材料制成的研钵内，用防静电棒小心研磨，过筛，将样品粉末放置在防爆烘箱中干燥，干燥结束后置于干燥器内冷却至室温，备用；2)建立检测方法：以能量色散型X射线荧光光谱仪为检测仪器，采用强度法建立分析方法；3）半定量检测与计算铋含量：将样品装入仪器样品杯中后，将装有样品的样品杯在桌面上垂直夯实3次以上，再将装有待测样品的样品杯置于检测仪器测试舱内，直接测定出铋元素特征谱线的荧光强度，记录仪器上显示荧光强度值F；将测定的荧光强度值F按以下公式计算样品中铋的质量百分含量：其中，ω表示样品中氧化铋的质量百分含量，单位为%；C表示样品中氧化铋的质量百分含量为1%时对应的特征谱线荧光强度值为C，单位为cps/mA，C的取值为130～160；F表示能量色散型X射线荧光光谱测出的铋元素特征谱线的荧光强度值，单位为cps/mA。仪器测定的是铋元素总量的荧光强度，由于氧化铋是烟火药最常用的铋化合物形式，为计算方便，铋总量以氧化铋计。进一步的，铋含量准确定量分析方法的选择：根据步骤3）获得ω的结果选择进一步定量分析的仪器：a、ω＞5%，选用能量色散型X荧光光谱法进一步准确定量分析烟花爆竹用烟火药样品中铋的含量；b、ω≤5%，选用电感耦合等离子体发射光谱法进一步准确定量分析烟花爆竹用烟火药样品中铋的含量。进一步的，所述的防静电材料制成的研钵为铋制研钵，所述的防静电棒为铋棒。进一步的，所述步骤1）取总量为5～10g样品置于研钵内进行研磨，过40～100目筛。进一步的，所述的干燥时间为4～10小时，干燥温度为50～75℃。进一步地，所述步骤2）检测仪器的参数设置为：准直器孔径为8.8～14mm，滤镜设置为能够滤掉能量小于10.836KeV的X射线的滤镜，电压为23～27kV，分析时间为≥20s，能量范围为0～40keV，计数率为中，气体环境为空气或真空，电流为自动和峰谱观测线为K线。进一步的，检测仪器的参数设置优选：设置滤镜为厚Pd、电压为25kV、分析时间为30s。进一步的，所述步骤3）计算公式中C的取值为140～190cps/mA。进一步的，所述步骤3）计算公式中C的取值优选160cps/mA。进一步的，所述步骤3）样品杯中烟火药样品厚度≥3mm。本方法的原理如下：针对烟花爆竹用烟火药化学组成的特点，建立专门的数学模型，整体优化能直接影响测定结果的各个因素，其中包括：用于建立分析方法的类型和能量色散型X荧光光谱仪器的基体效应相互作用形式、电压、电流、滤镜和峰谱观测线的选择、分析时间、计数率、气体环境、能量范围等各项工作参数和样品杯中试料的厚度等。基于铋元素在粉末样品中的含量与铋元素特征谱线荧光强度是成正相关关系且铋元素的含量与铋元素特征谱线的荧光强度值的比值是在某个区间范围内波动的假设，推论出可以通过检测样品中铋元素特征谱线的荧光强度半定量计算出样品中的铋含量的结论。本方法操作简单、检测周期短、检测效率高，且检测结果精密度高，为进一步选择铋含量的准确定量分析方法提供了数据依据。本专利技术取总量为5～10g样品置于研钵内进行研磨，过40～100目筛。之所以将样品的样本量规定为5～10g，是考虑到烟花爆竹用烟火药是由多种物质机械混合而成的多元混合爆炸物，样本量太小会导致所取样品不具有代表性且难以满足样品杯中样品厚度必须大于等于3mm的要求，会直接影响测试结果的准确性；而样本量太大又会影响样品测试的工作效率。之所以将过筛后的样品充分混匀后再放置在烘箱中干燥，也是考虑到烟火药剂组成的复杂性，极有可能由于样品的不均匀性而对测试结果产生不良影响。之所以将样品过40～100目筛，主要有两方面原因：一是考虑到40目以内的筛孔太大，容易造成筛下物颗粒过大而造成分析样品的颗粒大小不均匀性增加，而能量色散型X荧光光谱仪是对样品表面进行分析的，颗粒大小不均匀的样品本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速半定量检测烟花爆竹用烟火药盲样中铋含量的方法，包括制备样品、建立检测方法和半定量检测与计算铋含量，其特征在于，具体步骤如下：1）制备样品：将烟火药样品从烟花爆竹产品中解剖出来，采取少量多次的原则将样品放置在防静电材料制成的研钵内，用防静电棒小心研磨，过筛，将样品粉末充分混匀后放置在防爆烘箱中干燥，干燥结束后置于干燥器内冷却至室温，备用；2)建立检测方法：以能量色散型X射线荧光光谱仪为检测仪器，采用强度法建立分析方法；3）半定量检测与计算铋含量：将样品装入仪器样品杯中后，将装有样品的样品杯在桌面上垂直夯实3次以上，再将装有待测样品的样品杯置于检测仪器测试舱内，直接测定铋元素特征谱线的荧光强度，记录仪器上显示的铋元素荧光强度值F；将测定的荧光强度值F按以下公式计算样品中铋的质量百分含量：

【技术特征摘要】
1.一种快速半定量检测烟花爆竹用烟火药盲样中铋含量的方法，包括制备样品、建立检测方法和半定量检测与计算铋含量，其特征在于，具体步骤如下：1）制备样品：将烟火药样品从烟花爆竹产品中解剖出来，采取少量多次的原则将样品放置在防静电材料制成的研钵内，用防静电棒小心研磨，过筛，将样品粉末充分混匀后放置在防爆烘箱中干燥，干燥结束后置于干燥器内冷却至室温，备用；2)建立检测方法：以能量色散型X射线荧光光谱仪为检测仪器，采用强度法建立分析方法；3）半定量检测与计算铋含量：将样品装入仪器样品杯中后，将装有样品的样品杯在桌面上垂直夯实3次以上，再将装有待测样品的样品杯置于检测仪器测试舱内，直接测定铋元素特征谱线的荧光强度，记录仪器上显示的铋元素荧光强度值F；将测定的荧光强度值F按以下公式计算样品中铋的质量百分含量：其中，ω表示样品中氧化铋的质量百分含量，单位为%；C表示样品中氧化铋的质量百分含量为1%时对应的特征谱线的荧光强度值为C，单位为cps/mA；F表示能量色散型X射线荧光光谱测出铋元素特征谱线的荧光强度值，单位为cps/mA。2.根据权利要求1所述快速半定量检测烟花爆竹用烟火药盲样中铋含量的方法，其特征在于，还包括铋含量定量分析方法的选择，具体为根据步骤3）获得ω的结果选择进一步定量分析的仪器：a、ω＞5%，选用能量色散型X荧光光谱法进一步定量分析烟花爆竹用烟火药样品中的铋含量；b、ω≤5%，选用电感耦合等离子体发射光谱法进一步定量分析烟花爆竹用烟火药样品中的铋含量。3.根据权利要求1所述快速半定量...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊逸，
申请(专利权)人：吴俊逸，
类型：发明
国别省市：广西,45