高效液相色谱法同时测定钢中的钨钼.doc

高效液相色谱法同时测定钢中的钨钼
项目完成单位：国家钢铁材料测试中心
项目完成人：唐本玲 胡晓燕 王海舟

摘 要 钢铁及合金中钨、钼尤其是高含量钨、钼的同时测定一直是冶金分析中存在的难题。本文尝试发挥色谱法的强大分离能力实现钨、钼的分离和测定，建立了同时测定钢铁及合金中高含量钨、钼的柱前衍生-高效液相色谱法。
柱前衍生试剂为钛铁试剂，色谱柱为Kromasil C18柱（5μm，150mm×4.6mm），流动相为甲醇＋水（体积比为53:47，内含0.04mol/L TAB-Br，2mmol/L tiron，3mmol/L pH3.8 HAc-NaAc）,流速为0.7mL/min，测定波长为320nm，柱温为30℃，灵敏度为0.01AUFS，以色谱峰面积定量。
利用NaOH沉淀法消除钛、铁等干扰，盐酸挥发消除铬的干扰。可实现含量大于0.10％W，0.066%Mo的钢样测定，20倍钨不影响钼的测定，1000倍钼不影响钨的测定。方法检出限为W 0.031% ，Mo 0.020%。加标回收率为：98.1％－101.7％。
利用此法测定了合金铸铁、中低合金钢、高速工具钢、高温合金中的W，Mo。结果与标准值相符，测定的相对标准偏差小于5％。

引 言
冶金分析是冶金生产必不可缺的重要环节，随着现代冶金生产工艺的迅猛发展，冶金分析也面临着严峻的挑战。难分离体系的分离及同时定量是冶金分析中一直存在的难题。并且，钢铁材料中成分复杂，消除其它元素的干扰，尤其是大量存在的基体元素的干扰，实现目标元素的定量，提高方法的选择性、准确度以及灵敏度，也是冶金分析所着力发展的。
钼、钨作为钢中的重要合金元素，可提高钢的淬透性、红硬性、热强性、耐磨性，增加回火稳定性，提高剩磁和矫顽力，提高抗蚀性与防止点蚀倾向性等，大大改善钢的性能。但是由于两者的化学性质极为相似，测定时相互干扰严重，同时测定非常困难。尤其是高含量的钨、钼，同时测定方法稀少，常用的重量法操作复杂，费时费力。
随着高柱效、机械性能良好的色谱柱和高灵敏度、高选择性的检测器的开发以及各种联用技术的发展，现代高效液相色谱法具备了分离性能好、灵敏度高、选择性好、分析速度快、操作简便、多元素同时测定等优点，开始成为分离复杂基体组分，准确定量的有利工具。
本文充分利用高效液相色谱法的强分离优势，结合光度法的高灵敏度，采用钛铁试剂作为柱前衍生试剂，C18反相柱分离，紫外检测器检测，根据峰面积定量，同时测定了钢中的钼、钨。该法高效、快速、准确度高、选择性好，可同时测定钢中高含量的钼和钨。
一. 高效液相色谱法简介
1.基本原理
色谱法是利用在固定相和流动相之间的平衡场内的物质行为的差异，从而能从多组分混合物中使单一组分互相分离，并进行定性检出和鉴定，定量测定与记录的分析方法。用液体作流动相的方法称为液相色谱法（LC）。离子对色谱法是将一种（或数种）与样品离子电荷（A+）相反的离子（B-，称为对离子或反离子）加入到色谱系统的流动相（固定相）中，使其与样品离子结合生成弱极性的离子对（呈中性缔合物）。此离子对不易在水中离解而迅速进入有机相中，存在下述萃取平衡：
A＋W＋B－W⇌（A+·B－）O
式中，下标W为水相，O为有机相。若固定相为有机相，流动相为水溶液，就构成了反相离子对色谱。
2.基本装置
温度控制器
高效液相色谱法（HPLC）是60年代末70年代初发展起来的一种新型分离分析技术[1]。如图所示，高效液相色谱仪由溶剂罐、高压输液泵、样品注入器、色谱柱、检测器和温度控制装置构成。

输液泵 样品注入器 色谱柱 检测器 记录仪

溶剂罐
废液罐

3.优点
高效液相色谱法具有分离性能高、选择性高、检测灵敏度高、分析速度快、）操作简单、多元素同时测定等优点。
4.应用
20世纪80年代以来，随着高性能填料、高压输液泵、高灵敏度的检测器的开发，以及各种联用技术的发展，高效液相色谱法的应用有了蓬勃发展。HPLC弥补了气相色谱法（GC）的不足，扩大了使用范围，80%的分析对象可借此法分析。目前已广泛应用于环境保护、食品卫生、医药医疗、生命科学、地质、化工、冶金等领域中。
二. 钨、钼同时测定方法
研究钨、钼同时测定方法的报道很多，综合如下：
方 法
测定范围（％）
检测限
优 点
缺 点
参考文献
分光光度法
0.05～1
应用范围广
选择性差
[2][3][4][5]
光谱法
AAS
>0.01
检测限低
线性范围窄
[6]
AES
0.05～2.0
选择性好、灵敏度高、精度高
存在样品匹配和谱线干扰的问题
[7]
ICP－AES
>0.01
多元素同时测定、线性范围宽
[8]
XRF
主量、痕量
线性范围宽
[9]
质谱法
0.0001
灵敏度高、谱线简单
同测困难
[10]
色谱法
0.01
多元素同时测定

[11][12]
极谱法
0.001
灵敏度高、相互允许量高
钨波有干扰
[13]
动力学法
0.01
灵敏度高
实验工作量大
[14]
重量法
高含量
结果准确
操作繁琐
[15]

三. 实验部分
1.实验方案
本实验选用钛铁试剂与钨、钼-进行柱前衍生，然后在C18色谱柱上分离，紫外－可见分光光度计检测。选用甲醇和水（53+47）为流动相，四丁基溴化铵为对离子试剂，讨论了柱前衍生、色谱分离及测定的最佳条件。考察样品前处理条件，并建立了柱前衍生－离子对反相色谱法同时测定钢铁及合金中钨和钼的分离分析方法。
2.仪器和试剂
2.1仪器
日本岛津（Shimadzu）高效液相色谱仪LC—10Ai，Kromasil C18柱（填料颗粒为5um，150mm´4.6mm，北京分析仪器厂生产）
2.2 试剂
钛铁试剂（tiron）；乙酸－乙酸钠缓冲溶液（HAc-NaAc，pH3.8）；四丁基溴化铵（TBA-Br）；甲醇（优级纯）。
实验中所用水为去离子水，流动相所用水为二次蒸馏水，流动相使用前需用0.45um膜滤器过滤。其它试剂为优级纯。
3.实验结果和讨论
3.1 固定相的选择
RP-HPLC中所用固定相通常为极性较弱的烷基硅键合固定相。它是一种非极性键合相，其烷基链长对溶质的保留值、选择性和样品容量都有不同影响。长链烷基可使样品的保留时间增大并可改善分离的选择性，同时样品容量也随链长增大而提高，所以长链的烷基键合相有利于进行痕量分析与制备、分离，另外长链的稳定性也较好。因此，目前最为常用的是键合十八烷基（ODS）硅烷固定相。
本实验选取以键合十八烷基硅固定相为填料的色谱柱C18柱为分析柱,该填料具有相当的物理强度,被填充到不锈钢柱，柱效高，能承受很高的压力。与其它填料相比，C18填料对各类样品均有较强的适应能力。同时易于更换流动相及清洗色谱柱。
3.2 流动相的选择
本实验分别以甲醇-水、乙腈-水体系作为流动相，考察了不同流动相对钨、钼络和物在ODS柱上分离的影响，选择洗脱强度较弱的水-甲醇体系作为本实验的流动相，所得色谱图1。

W Mo

图1 色谱图
10ugW，Mo，流速0.7mL/min，检测波长320nm，甲醇-水（53+47，含40mmol/L TAB-Br，3mmol/L pH3.8的HAc-NaAc，2mmol/L tiron）作流动相
3.3 柱前衍生试剂的选择
化学衍生法是借助化学反应给样品化合物接上某个特定基团，从而提高样品混合物的检测性能和分离效果。HPLC的衍生技术可分为柱前、柱中和柱后衍生三种，目前，对柱前衍生法研究较多。柱前衍生是在色谱前，预先将样品制成适当的衍生物，然后进样和检测。柱前衍生的优点是衍生试剂、反应条件和反应时间的选择不受色谱系统的限制，衍生产物易进一步纯化，不需要附加的仪器设备。
钛铁试剂（tiron）化学名为1，2－二羟基苯－3，5－二磺酸钠，它通过氧键螯合作用与高价金属离子如Ti（橙），Mo（黄），Nb，V，Fe（Ⅲ），Ce（Ⅲ），Cu等反应。钛铁试剂与钨、钼在pH值3－4，形成1:1的络合物，在高于pH大于4的介质中形成tiron:W（Mo）为2:1或3:1的络合物。
O

－3OS O－ O
Mo(W) tiron:W（Mo）＝1:1
O－ O
SO3－ O
图2 tiron-Mo(W)络合物分子式
3.4 色谱条件的确定
3.4.1 流动相组成
本文选择甲醇—水体系作为流动相，考察甲醇含量对分离度的影响。经实验发现随着流动相中甲醇含量的增大，钨、钼的保留值都变小。究其原因是由于甲醇的加入使流动相的极性减小，流动相的疏水性相互作用减弱，从而使两者的保留变小，分离度也逐渐减小。同时随着甲醇含量的降低，钨、钼的峰形变差，影响定量计算。综合考虑分离度及峰形，优选甲醇含量为53％，此时，分离度已达1.5以上，满足基线分离，其色谱图如图5。

图3 甲醇含量与保留时间的关系
图4 甲醇含量与分离度的关系

1 2

图5 色谱图
甲醇:水＝53:47（1为钨峰，2为钼峰）
3.4.2 流动相的酸度
在流动相中添加一定量的pH缓冲液，一方面可避免络合物的分解，另一方面有好的分离效果。
W，Mo与tiron生成络合物的适宜pH值为3.8，为保持络合物的稳定性，需在流动相中加入缓冲溶液来调节酸度，考察缓冲溶液用量对两者保留值得影响。缓冲溶液由乙酸－乙酸钠溶液调节，其结果如图6所示：
图6 缓冲溶液用量对分离度的影响
本实验，优选HAc-NaAc缓冲溶液的浓度为3mmol/L。
3.4.3对离子试剂
在离子对色谱中，配对离子的类型和浓度在很大程度内对被分离组分的值有影响，对分离的选择性起着十分重要的作用。配对离子必须具有以下条件：有与溶质相适应的电荷；应当是一价的、质子惰性的和可溶于有机相的；不应当是聚集状态或有其它的化学平衡作用；配对离子在化学行为上与固定相、流动相及担体都不矛盾；对检测器的检测不干扰等。实际上，摩尔吸光系数大的配对离子与溶质组成离子对之后，可以提高检测的灵敏度。
本实验，在pH3.8的介质中，W，Mo-tiron络合物为酸性的，选择常用的分离酸性物质的离子对试剂十六烷基三甲基溴化铵、四丁基溴化铵进行实验。
实验发现用CTMAB作对离子试剂，钨、钼及两者混合的峰形相似，只是出峰时间不同（钨最先、钼最后、混合组分居中），未能实现分离。估计原因，CTMAB的长烷基链，使钨、钼两者的值增大；且其为表面活性剂，在高浓度下，会形成胶束溶液，使缔合物产生胶束增溶作用，从而引起副效应。以四丁基溴化铵（TBA-Br）作为对离子试剂时，若流动相中不加入，钨、钼都不出峰。不同浓度时对分离度的影响不同，结果如图7所示：

图7 四丁基溴化铵的用量与分离度的关系
选择TAB-Br作为对离子试剂，其浓度为40mmol/L。
3.4.4 钛铁试剂（tiron）
因为W，Mo与tiron反应生成的络合物在反相柱上的吸附较弱，注入流动相中，被大量的流动相稀释离解为tiron和钨、钼离子，故需在流动相中加入一定量的tiron试剂防止吸收峰的消失。对不同的tiron用量进行实验，结果如图8所示。本实验，优选tiron的浓度为2mmol/L。
图8 钛铁试剂用量与分离度的关系
3.4.5 测定波长的选择
在pH3.8的醋酸-醋酸钠缓冲溶液中，钨、钼与钛铁试剂可形成络合物。通过紫外-可见分光光度计对两络合物在波长250-400nm间扫描，间隔为5nm。发现在320nm处，钨、钼有最大吸收（见图9），吸光度分别为0.621，0.070，计算表观摩尔吸光系数ε＝A/（c×L）：
钼：ε＝1.68×104 L·mol-1·cm-1
钨：ε＝2.85×105 L·mol-1·cm-1

图9 测定波长对W，Mo－tiron络合物吸光度的影响
同时，考察络合物在色谱柱上的行为，测定波长从310-325nm变化，其结果如表1：
表1 测定波长对W，Mo－tiron络合物峰面积的影响
检测波长（nm）
色谱峰面积
分离度
钨
钼
310
基线很难稳定

315
10948
11088
1.58
320
8158
13503
1.60
325
7795
11626
1.57

可见，钼的络合物在设定的波长范围内吸收较稳定。而钨稳定性较差，随着测定波长的增加，峰面积减小。故优选测定波长为320nm。

3.4.6 流速
色谱操作的另外一个较重要的参数就是流速，在0.6-1.0mL/min的范围内，考察了流速对W，Mo－tiron络合物色谱行为的影响，主要考察了保留时间、峰面积和分离度。其结果如图3.16、3.17、3.18：
综合考虑流速对峰面积、保留时间及分离度的影响，本实验选择流速为0.7mL/min。
图10 流速对保留时间的影响

图11 流速对峰面积的影响

图12 流速对分离度的影响

3.4.7 柱温的影响
在离子对色谱中使用的流动相粘度都较大，提高柱温利于降低流动相的粘度，提高柱效。此外，在离子对色谱中，柱温的变化，对分离选择性的调节比其它类型色谱都要大，它是控制分离选择性的一个重要变量。本实验，考察三个柱温对分离度的影响。
可见，柱温越高，分离度越小，本实验，选择柱温为30℃。
表2 柱温对分离度的影响
柱温（℃）
保留时间（min）
峰宽（min）
分离度
W
Mo
W
Mo
30
11.039
13.487
1.750
2.458
1.16
35
10.692
12.928
1.600
2.317
1.14
40
10.284
12.204
1.408
2.275
1.04

小结：
流动相为甲醇－水体系，配比为甲醇+水=53+47；其中四丁基溴化铵浓度为0.04mol/L；乙酸－乙酸钠缓冲溶液的浓度为3mmol/L；钛铁试剂的浓度为2mmol/L；流速为0.7mL/min；检测波长为320nm；柱温为30℃。
3.5 柱前衍生反应条件的确定
3.5.1 酸度的影响
酸度是影响显色反应的一个很重要的因素，本试验中的衍生反应要在醋酸-醋酸钠缓冲溶液中完成，由0.2mol/L乙酸和乙酸钠配成的一系列pH值的缓冲溶液来考察显色所需要的酸度。考察验生酸度对峰面积和分离度的影响，结果如图13、14所示：

图13 衍生酸度对峰面积的影响

图14 衍生酸度对分离度的影响
由图可以很明显的观察到，钼的衍生产物在不同的酸度下较稳定，峰面积波动不大；钨的衍生产物稳定性较差，在pH3.8时，峰面积及分离度达到最大值。优选酸度为pH3.8。
3.5.2 缓冲溶液的用量
酸度为pH3.8时，衍生反应产物峰面积及分离度都达到最大。在此基础上，继续考察缓冲溶液（浓度为0.2mol/L）的用量对峰面积的影响。结果如图15、16所示。

图15 缓冲溶液用量对峰面积的影响

图16 缓冲溶液用量对分离度的影响
在25mL的容量瓶中，加入2.5mL的缓冲溶液，钨、钼的衍生产物峰面积及分离度最大，本实验，优选缓冲溶液的浓度为0.02mol/L。在此用量下，继续考察底液酸度对衍生反应的影响，酸度范围pH2－12（酸度通过硫酸及氢氧化钠调节）。实验发现使用0.02mol/L的缓冲溶液，底液的酸度范围较宽，为pH2－12。
3.5.3 衍生试剂的用量
本实验以钛铁试剂为显色剂，考察了其加入量对显色反应的影响。以不同倍数（物质的量）的钛铁试剂与钨、钼反应，结果图17所示：

图17 tiron用量对衍生产物峰面积的影响
由图可知，tiron用量超过1000倍钨、钼含量时，衍生产物的峰面积基本稳定，故优选tiron用量大于1000倍钨、钼含量。
3.5.4 衍生体系的稳定性
按最佳衍生体系的条件，进行W，Mo-tiron衍生反应。通过紫外分光光度计检测，考察衍生产物的稳定性。结果如图18所示：

图18 衍生体系的稳定性
可知，衍生反应迅速完成。钼的稳定性较钨好。
按所确定的柱前衍生条件和色谱条件进行测定，结果图19所示。可知，W，Mo与tiron生成的络合物在色谱柱稳定性较差。W的络合物需1h后才稳定，放置5h后，峰面积有所下降，需快速测定。

图19 衍生体系稳定性实验
3.5.5 保留时间与峰面积的重现性
在选定的色谱条件下，对10ug钨、钼混合液重复进样七次，结果较好，如表3所示：
表3 保留时间和峰面积的稳定性
测定次序
保留时间（min）
峰面积
W
Mo
W
Mo
1
11.029
13.362
24078
18227
2
11.007
13.342
24124
18133
3
11.007
13.374
25561
18079
4
10.997
13.385
25489
17606
5
11.012
13.382
25019
17300
6
11.028
13.393
25708
17436
7
11.017
13.382
25728
17022
相对标准偏差（%）
0.11
0.13
2.88
2.64

小结：
在25mL容量瓶中，pH3.8的乙酸－乙酸酸钠缓冲溶液的用量为2.5mL；钛铁试剂的用量应大于1000倍钨、钼的物质的量；衍生反应1h后稳定，测定应在5h内完成。
5.6相互允许量
相互允许量是物质对同时测定效果的另一个很重要的指标。本实验，考察了在优化的柱前衍生和色谱条件下，W，Mo的相互允许量。结果如表4及5所示：

表4 W对Mo的影响
W:Mo
0
1:1
10:1
20:1
30:1
峰面积
12300
12422
11956
11740
8555
回收率（％）

101.0
97.2
95.4
70.0

表5 Mo对W的影响
Mo:W
峰面积
回收率（％）
0
11969

1:1
11521
96.2
10:1
11310
94.5
50:1
11512
96.2
100:1
11794
98.5
500:1
12283
102.6
1000:1
12560
104.9
2500:1
13321
111.3
在选定的色谱条件和柱前衍生条件下，Mo对W的容忍量较小。综合各个条件，甲醇含量对分离度的影响最大，可选择更小的甲醇含量，以期得到更大的分离度。但是，随着甲醇含量的增大，钼的峰形更差，影响测定的准确度。

小结：
由于W较Mo出峰早，W对Mo的影响大于Mo对W的。由表中数据可知，20倍W量不影响Mo的测定；而1000倍Mo量不影响W的测定。
3.7 工作曲线与检测限
在0.04－40ug/mL绘制W，Mo的标准曲线，结果如图20所示：

图20 钨、钼的工作曲线
在0.04-40.0ug/mL间，W，Mo都有良好的线性关系，回归方程及相关系数分别为：
W：Y＝30766X-6988.5 r＝0.9996
Mo：Y＝57394X-12797 r＝0.9990
其中，Y为峰面积；X为浓度，单位为ug/mL。检测器的灵敏度S是单位样品量（或浓度）进入检测器时所给出的响应值。实际上就是所对应的样品响应值——浓度关系做出的直线的斜率。根据钨、钼的工作曲线回归方程可知：对于W，S＝30766（mL/ug）；对于Mo，S＝57394（mL/ug）。
检测器的检测能力或检测限DL是指检测器能给出可观测的信号是进入检测池的最小样品量。它与系统的噪声电平N有关。为了能观测到响应信号，检测器的信号噪声比应大于1，在气相色谱法中信噪比为2，即以噪声的两倍作为最小可检测的信号。在液相色谱中还没有明确的统一规定，目前仍沿用气相色谱法的规定。
本实验色谱仪在开机两小时后，基线稳定，所得到的最大噪声峰面积为：92。
所以，根据M=2N/S，可得：
W：5.98×10-3ug/mL Mo：3.20×10-3ug/mL
检测器的检测限对W为：5.98ng/mL
对Mo为：3.20ng/mL

小结：
工作曲线为：
W：Y＝30766X-6988.5 r＝0.9996
Mo：Y＝57394X-12797 r＝0.9990
检测限为：
对W为：5.98ng/mL
对Mo为：3.20ng/mL
3.8干扰离子的测定
按照实验方法，在25mL容量瓶中分别加入Fe3+, Fe2+, Ni2+, Cu2+, Co2+,Zn2+, Li+, Na+, K+, Cr（Ⅵ）,Cr3+,Ca2+,Mg2+,Be2+, Sr2+,Ti（Ⅳ）, Zr（Ⅳ）, V（Ⅴ）, Mn2+, Nb(Ⅴ), Pt2+, Ag+, Cd2+, Hg2+, Al3+, Si（Ⅳ）,Ge2+, Sn2+, Pb2+, As（Ⅴ）,Bi3+, Se2+, Te2+, La3+, Ce3+, Rh3+共存离子，测定其对10ugW，Mo的影响。发现对于10ugW，Mo，干扰特别严重的有Cr，Sn，Pb，允许量小于500ug；较严重的有Ti，Fe，Cu，Pt，Ce，La，允许量为1mg；其它大量离子影响不大，允许量大于5mg。
3.9 样品分解
3.9.1钢样分析
（1）溶样条件的确立
钨在钢中主要以简单碳化物：WC，W2C，W3C或者与碳化铁形成复式碳化物Fe2C·WC，Fe3C·3WC，3W2C·2FeC，以及钨化铁Fe2W形式存在。部分钨能在铁中以固熔体形态存在。含钨的钢通常易溶于盐酸（1+1）或硫酸（1+4）中。当用盐酸和硫酸处理钢样时，金属钨及其碳化物以重质黑色粉末状而沉于容器底部。要使钨的碳化物或金属钨变成钨酸，需加以氧化，最常用的氧化剂是硝酸。钼在钢中主要以碳化物（Mo2C，MoC）的形态存在，不溶于稀硫酸或盐酸中，但可溶于硝酸。硝酸不仅能分解钼的碳化物，而且能溶解金属钼。故选择盐酸加硝酸作为溶样酸，待试样分解完全后，为保证进一步将两者氧化到六价，考虑到后处理，选择高氯酸冒烟。
因要冒高氯酸烟，盐酸及硝酸可被赶尽，故两者的用量对钨、钼的色谱测定几乎没有影响。盐酸作为溶样酸，只需保证可以将试样溶解完全。硝酸具有强氧化性，滴加即可将钨、钼氧化至六价。此实验，优选盐酸10mL，硝酸5mL作为溶样酸。高氯酸的用量以能冒烟为低限，需要5mL，但根据样品中铬的含量，需加大用量到10－15mL。
（2）称样量的确定
考虑到测定的准确度，称样量不应过小；但考虑到后处理需进行过滤操作，称样量又不宜过大。考察了三个称样量，结果如表6所示.分析原因，称样量越大，沉淀过程中吸附越多，故确定称样量为100mg。
表6 称样量的影响
称样量（mg）
峰面积
W
Mo
100
8960
12366
200
6531
12310
300
6796
11205
（3） 干扰的消除
本课题所要测定的钢样首先为铁基的，而铁对测定的影响较大，需除去。考虑用沉淀法沉淀铁，消除其对测定的影响。
本课题尝试了两种沉淀方法：氢氧化钠法和氨水法。考察发现采用氨水沉淀法时，水洗沉淀后，滤液上层变浑浊；回收率只能达到50%。估计原因为水洗后，碱度不够大，钨酸析出。故决定采用氢氧化钠法。
氢氧化钠的用量是本步操作中一个很重要的因素，考察了不同用量对回收率的影响。具体操作如下：
称取100mg的纯铁于250mL烧杯中，加入1mg钨、钼标准溶液。加入10mL盐酸，5mL硝酸，5mL高氯酸冒烟近干。冷却，加20mL水溶解盐类，加热溶液至60-70℃，边搅拌边滴加氢氧化钠溶液，待生成的沉淀不易溶解时，加入若干量的氢氧化钠溶液，加热煮沸，趁热过滤。
因本课题试图解决高含量钨、钼的测定，而色谱法本身灵敏度很高，所以试样分解后，需分取才能进行色谱测定。对不同的含量范围，需分取的倍数不同，故分别考虑。本实验，选择较高的NaOH浓度400g/L，进一步考察其用量对回收率的影响。
实验发现，钨、钼含量大于10％时，使用400g/L氢氧化钠沉淀钨、钼，可以得到较好的回收率；钨、钼含量小于10％时，钨的回收率较差，钼较好。
由于形成的氢氧化铁沉淀呈胶体状，需趁热过滤，操作较困难。采用干过滤法，可以简化操作。具体过程如下：
称取100mg的纯铁于250mL烧杯中，加入1mg钨、钼标准溶液。加入10mL盐酸，5mL硝酸，5mL高氯酸冒烟近干。冷却，加20mL水溶解盐类，加热溶液至60-70℃，边搅拌边滴加氢氧化钠溶液，待生成的沉淀不易溶解时，缓慢加入若干量的氢氧化钠溶液，加热煮沸。冷却至室温，移入200mL容量瓶，用水稀释至刻度，混匀。放置约30min至上层溶液澄清。用双层快速滤纸干过滤，弃去最初滤液。采用本法得到的结果与湿过滤法对比，结果相似。综合考虑，本实验选择使用NaOH（400g/L）作为沉淀剂，用量为15mL。
滤液呈强碱性，需先中和至pH值2-12之间，才能继以柱前衍生及色谱测定。本实验，尝试以盐酸、硝酸、硫酸、磷酸来中和滤液。发现磷酸的中和效果更好一些，所以选择磷酸为中和酸。考察磷酸用量对回收率的影响
移取10ugW，Mo于25mL容量瓶中，分别加入一定量的磷酸，考察磷酸用量对回收率的影响，结果如表7所示：
表7 磷酸用量对回收率的影响
磷酸（mL）
回收率（%）
W
Mo
0.1
97.5
100.3
0.5
98.6
100.4
0.7
98.3
101.7
1.0
93.8
105.3
1.5
78.6
86.7
由表中数据可知，磷酸用量小于0.7mL时对回收率的影响不大。
本实验，使用15mL 40％ NaOH作为沉淀剂。分取后，所需中和酸用量能保证小于0.7mL，故磷酸的影响可忽略不计。
经过沉淀操作后，留在溶液中的有：AlO2-，CrO2-，ZnO22-，PbO22-，SnO32-，GeO32-，GaO2-，BeO22-，SiO32-，WO42-，MoO42-，VO3-。由§3.2.9干扰离子的测定中，得知Cr，Sn，Pb等元素干扰严重。Sn，Pb在钢中的含量有限，并且测定时需分取少量溶液，滤液中所含干扰离子的量一般能小于允许限量。所要考虑的是Cr干扰的去除。采取盐酸挥发的方法，在高氯酸冒烟的过程中，待冒高氯酸浓烟时，滴加盐酸使与Cr生成氯铬酰盐挥发。
3.9.2 铁基中钨的工作曲线的绘制
经沉淀操作后，钨的回收率偏小，估计为沉淀吸附所致。因此，根据试样组成，将标准溶液加入到纯铁中，参与样品处理过程，然后根据加入的浓度和所得的峰面积作出工作曲线如图21：
表8 钨的工作曲线、相关系数
曲线种类
工作曲线
相关系数r
纯钨
Y＝34097X-1369
0.9959
铁基中钨
Y＝22040X＋2.1618
0.9985

图21 钨的工作曲线
可见，铁基中钨的工作曲线与纯钨差别较大。在实际样品测定中，应以铁基中的工作曲线计算。
3.9.3 精密度实验
按照上述所建立的实验方法进行操作，并进行色谱测定。样品测定结果如表9所示。并与国标方法的重复性r相比，结果较好，如表10所示。

表9 精密度实验
样品名称
W标准值（％）
测定结果（%）
平均值（％）
相对标准偏差（％）
高温合金YSB C
11514-93
8.15
8.16
8.15
8.18
8.17
0.21
8.16
8.19
8.17
8.15
8.16
8.18
8.14
8.19

合金铸铁
YSB S
11073-97
0.588
0.576
0.585
0.583
0.583
0.74
0.581
0.587
0.577
0.586
0.580
0.585
0.590
0.580

中低合金钢
YSB C
11217-94
0.307
0.317
0.297
0.298
0.308
2.42
0.310
0.312
0.307
0.306
3
14
0.317
0.312
0.298

高速工具钢
YSB C
11425-99
18.08
18.12
18.07
18.10
18.06
0.24
18.10
18.04
18.10
18.02
18.00
18.08
18.06
18.00

样品
Mo标准值（％）
测定结果（%）
平均值（%）
相对标准偏差（％）
高温合金YSB C
11514-93
8.09
8.06
8.14
8.15
8.09
0.34
8.08
8.05
8.12
8.07
8.10
8.09
8.09
8.07

合金铸铁
YSB S
11073-97
0.466
0.466
0.474
0.465
0.464
1.13
0.461
0.457
0.454
0.469
0.460
0.464
0.467
0.469

中低合金钢
YSB C
11217-94
1.21
1.20
1.23
1.23
1.22
1.24
1.21
1.19
1.22
1.21
1.24
1.22
1.22
1.20

高速工具钢
YSB C
11425-99
1.07
1.03
1.06
1.10
1.06
2.20
1.08
1.10
1.05
1.05
1.04
1.08
1.05
1.07

表10 与国标方法的对比
样品名称
标准值（%）
本法的标准偏差
国标方法的标准差（r/2 ）
W
Mo
W
Mo
W
Mo
YSB C
11514-93
8.15
8.09
0.017
0.028
0.035
注1
0.045
注2
YSB S
11073-97
0.588
0.466
0.0044
0.0053
0.0087
注1
0.0059
注3
YSB C
11217-94
0.307
1.21
0.0074
0.015
0.0057
注1
0.015
注2
YSB C
11425-99
18.08
1.07
0.043
0.024
0.046
注1
0.014
注2
注1： GB/T 223.43； 注2：GB/T 223.28； 注3：GB/T 223.26
3.9.4 加标回收率
在钢样中加入钨、钼标准溶液，测定结果如表11所示。
样品
加入量（mg）
测得量（mg）
回收率（％）
W
Mo
W
Mo
W
Mo
合金铸铁
YSB S
11073-97
0.100
0.100
0.1009
0.0997
100.9
99.7
合金工具钢
YSB C
11403-99
1.000
1.000
1.017
0.983
101.7
98.3
高速工具钢
YSB C
11425-99
10.000
10.000
9.81
10.11
98.1
101.1
表11 加标回收率

3.9.5 方法检出限
按照样品分解与测定方法，同时测定试剂空白11次。根据三倍空白值加其标准偏差计算方法的检出限。灵敏度S，W取铁基中工作曲线的斜率22040；Mo取纯溶液工作曲线的斜率57394，检出限依据下式计算：
W：3(A+σb)/S×25mL×100/5/0.1g＝313.7ug/g
Mo：3(A+σb)/S×25mL×100/5/0.1g=198.1ug/g
即本方法的检出限为：W：313.7ug/g即0.031% Mo：198.1ug/g即0.020%
根据10倍空白值加其标准偏差计算该方法的测定下限，其值为：
W：1045.7ug/g即0.10% Mo：660.3ug/g即0.066%
3.9.6 实际样品的测定
按照前面建立的方法，对四个标钢进行测定，结果如表12所示，满足测定需要。
表12 实际样品的测定结果
样品
标准值（%）
测定值（%）
W
Mo
W
Mo
YSB C 11305-93
0.14
1.80
0.13
1.81
YSB C 11403-99
7.41
3.22
7.39
3.25
YSB C 11502a-99
2.73
4.91
2.76
4.88
YSB C 11508-93
5.66
2.96
5.66
2.94

结 论：
本文建立了一种柱前衍生—高效液相色谱法同时测定钢铁及合金中W，Mo的分析方法。要点如下：
1. 方法主要步骤
（1） 钢样分解
称取0.1g试样于200mL烧杯中，加入10mL盐酸，低温加热。待反应缓慢时，加入5mL浓硝酸，继续溶解并氧化样品。待试样溶解完全后，加入10mL高氯酸，高温加热冒烟至近干（若铬含量大于5％，需在冒高氯酸浓烟后约10min，滴加2mLHCl，使形成黄色的氯铬酰盐挥发）。取下烧杯稍冷，加入20mL水溶解盐类，加热溶液至约70度。边搅拌边滴加NaOH（400g/L）溶液，使铁等沉淀。待生成的沉淀不易溶解时，缓慢加入15mLNaOH（400g/L），剧烈搅拌，使钨酸溶解，煮沸此溶液约3min。冷却至室温，转移到200mL容量瓶，用水稀释至刻度，混匀。放置约30min至上层溶液澄清。用双层快速滤纸干过滤，弃去最初滤液。根据W含量，分取不同量的滤液（具体为：0.1％＜W％＜1％，取10mL；1％＜W％＜10％，取1mL；W％＞10％时，取2mL于50mL容量瓶，再分取5mL）置于25mL烧杯中。加入适量磷酸中和至pH值6－8。
（2） 柱前衍生
将中和的滤液移入25mL容量瓶中，加入2.5mL pH3.8的HAc-NaAc溶液、2mL 7.5×10-2mol/L tiron溶液，用水稀释到刻度，混匀。放置1h后，取此溶液20uL进行色谱测定。
（3）色谱条件
流动相为甲醇－水体系，配比为甲醇+水=53+47；其中含0.04mol/L四丁基溴化铵；3mmol/L pH3.8的乙酸－乙酸钠缓冲溶液；2mmol/L钛铁试剂的浓度；流速为0.7mL/min；检测波长为320nm；灵敏度设在0.01AUFS，以色谱峰面积定量。通过工作曲线计算钨、钼含量。
(4)工作曲线的绘制
分取不同体积的W（含量大于10％），Mo标准溶液于25mL容量瓶中，以下按照柱前衍生步骤进行。W含