胡昌文，劉元生，劉 念，陳小娟，弓創(chuàng)周

（1.江西核工業(yè)興中科技有限公司，江西南昌330002；2.中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院）

化工分析與測(cè)試

ICP-OES法測(cè)定堿式碳酸鈷中鎳、銅、鐵、鈉、鋅、鈣*

胡昌文1，劉元生1，劉 念1，陳小娟1，弓創(chuàng)周2

（1.江西核工業(yè)興中科技有限公司，江西南昌330002；2.中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院）

用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）測(cè)定堿式碳酸鈷中鎳、銅、鐵、鈉、鋅、鈣等雜質(zhì)的含量，并對(duì)測(cè)定條件及工作參數(shù)做了研究，采用標(biāo)準(zhǔn)加入法消除基體效應(yīng)的影響，通過選擇適宜的分析譜線以消除光譜的干擾。與原子吸收分光光度計(jì)法（AAS）相比，ICP-OES法的分析速度快、精密度高。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法；標(biāo)準(zhǔn)加入法；光譜干擾；堿式碳酸鈷

目前，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T 4519—2013《堿式碳酸鈷》對(duì)幾種元素的測(cè)定均采用原子吸收光譜標(biāo)準(zhǔn)加入法（AAS），該方法雖然準(zhǔn)確、可靠，但要分別進(jìn)行測(cè)定，尤其是測(cè)定鈣易電離的元素時(shí)還必須加鑭鹽抑制其電離，存在操作繁瑣、工作量大等缺點(diǎn)。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）［1］與其他分析方法相比較，具有檢出限低、線性范圍寬、能同時(shí)測(cè)定多種元素的優(yōu)點(diǎn)。筆者通過對(duì)測(cè)定條件及工作參數(shù)進(jìn)行選擇，采用標(biāo)準(zhǔn)加入法消除基體效應(yīng)的影響，通過選擇適宜的分析譜線以消除光譜干擾，并用ICP-OES法快速測(cè)定了堿式碳酸鈷液體中Ni、Cu、Fe、Na、Zn、Ca等雜質(zhì)元素，該方法RSD＜5%。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑和溶液

Ni、Cu、Fe、Zn、Na、Ca標(biāo)準(zhǔn)溶液:1.000 mg/mL（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心）；混合標(biāo)準(zhǔn)溶液:Ni，100 mg/L、Cu，10 mg/L、Fe，25 mg/L、Na，100 mg/L、Zn，10 mg/L、Ca，50 mg/L（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心）；硝酸溶液（1+1）；硝酸溶液（1+99）；水為高純蒸餾水（電阻率＞18.0 MΩ·cm）；氬氣:純度應(yīng)大于99.9%。

1.2 儀器與設(shè)備

Optima5000DV型全譜直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀。工作條件:射頻發(fā)生器功率為1 300 W，觀測(cè)距離為15 mm，載氣流量為15 L/min，輔助氣流量為0.4 L/min，霧化器流量為0.8 L/min，蠕動(dòng)泵泵速為1.5 mL/min，測(cè)定積分時(shí)間為60 s。

1.3 測(cè)定

稱取約1.1 g試樣，精確至0.000 2 g，置于100 mL燒杯中，加適量水潤(rùn)濕，滴加硝酸溶液（1+1）使其完全溶解，轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，用硝酸溶液（1+ 99）稀釋至刻度，搖勻。用移液管分別移取5 mL實(shí)驗(yàn)溶液，置于4個(gè)25 mL容量瓶中，依次加入0.0、0.25、0.5、1 mL的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，再用硝酸溶液（1+ 99）稀釋至刻度，搖勻。

同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)，空白實(shí)驗(yàn)溶液除不加試樣外，其他試劑的種類和加入量均與實(shí)驗(yàn)溶液相同。

將ICP-OES調(diào)至最佳工作條件，用空白實(shí)驗(yàn)溶液調(diào)零，在給出的各待測(cè)元素測(cè)定波長(zhǎng)處，測(cè)定實(shí)驗(yàn)溶液中各待測(cè)元素的光譜強(qiáng)度。

2 結(jié)果與討論

2.1 光譜干擾試驗(yàn)

在ICP-OES分析中化學(xué)干擾很少，光譜干擾主要是考慮譜線干擾，雖然采用標(biāo)準(zhǔn)加入法消除基體效應(yīng)的影響，但試樣中Co質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)45%，待測(cè)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)則在0.02%以下。考慮到最終檢測(cè)溶液稀釋至鈷質(zhì)量濃度為1 g/L，而且其他待測(cè)雜質(zhì)元素的含量相應(yīng)降低，高強(qiáng)度的鈷譜線仍然可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重光譜干擾和背景影響，因此本研究中做了干擾實(shí)驗(yàn)。選擇了各元素檢出限低、靈敏度高、信噪比大的譜線，對(duì)含被測(cè)元素及基體鈷的混合液進(jìn)行測(cè)定，觀察各待測(cè)元素測(cè)定波長(zhǎng)的峰形和干擾情況。其中Ni在231.604、221.648、341.476 nm，Cu在 327.393、213.597、227.778 nm，F(xiàn)e在 239.562、259.939 nm，Zn在 213.857、202.548 nm，Ca在315.887、393.366 nm處均受基體元素Co的干擾，而Zn在334.501 nm和330.258 nm處雖無(wú)干擾，但靈敏度低，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析之后，得出各待測(cè)元素的最佳測(cè)定波長(zhǎng)，如表1所示。

表1 待測(cè)元素的最佳測(cè)定波長(zhǎng)

2.2 ICP-OES工作參數(shù)選擇

實(shí)驗(yàn)采用耐腐蝕、耐高鹽的正交霧化器，此外在霧化器噴嘴裝有耐腐蝕的寶石噴嘴，其霧化效率高，靈敏度高，穩(wěn)定性好。實(shí)驗(yàn)考察了射頻功率、輔助氣流量、蠕動(dòng)泵泵速和霧化器壓力對(duì)測(cè)定的影響。結(jié)果表明:輔助氣流量對(duì)測(cè)定影響相對(duì)不大，由于試樣鹽分比較高，易沉積在中心管，因此選擇輔助氣流量為 0.4 L/min；優(yōu)化射頻發(fā)生器功率為1 300 W，觀測(cè)距離為15 mm，載氣流量為15 L/min，霧化器流量為0.8 L/min，蠕動(dòng)泵泵速為1.5 mL/min。

2.3 測(cè)定背景選擇

對(duì)測(cè)定元素分別選擇不扣背景和自動(dòng)扣背景進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，扣背景得到的條件較佳。

2.4 方法檢出限

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 30902—2014《無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品雜質(zhì)元素的測(cè)定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）》附錄C的“檢出限測(cè)定方法”，配制4個(gè)質(zhì)量濃度成比例的待測(cè)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液并稱取高純?nèi)趸挘兌?99.999%），配成含1 g/L鈷的空白溶液，調(diào)節(jié)儀器至最佳工作狀態(tài)，測(cè)定系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的強(qiáng)度值，繪制工作曲線，對(duì)空白溶液連續(xù)測(cè)定10次，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，以標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍所對(duì)應(yīng)的濃度作為各元素的檢出限。再折算出堿式碳酸鈷（按Co質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%計(jì)）的檢出限，與GB/T 30902—2014中雜質(zhì)技術(shù)指標(biāo)比較，各元素檢出限如表2所示。

表2 各元素檢出限與GB/T 30902—2014指標(biāo)對(duì)比 %

由表2可見，各雜質(zhì)元素檢出限均大大低于GB/T 30902—2014的技術(shù)指標(biāo)，說明采用本方法檢測(cè)產(chǎn)品的質(zhì)量切實(shí)可行。

2.5 方法精密度

分取堿式碳酸鈷試樣8份，按照實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果見表3。由表3可見，采用該方法得到的RSD（相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差）均小于5%。

表3 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

2.6 樣品結(jié)果比較

分別用AAS法和ICP-OES法對(duì)某批次堿式碳酸鈷中的鎳、銅、鐵、鈉、鋅、鈣進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表4。由表4可見，AAS法和ICP-OES法測(cè)定的結(jié)果相近，說明ICP-OES法測(cè)定的結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。

表4 AAS法和ICP-OES法測(cè)定結(jié)果 %

［1］ GB/T 23942—2009化學(xué)試劑電感耦合高頻等離子體原子發(fā)射光譜法通則［S］.

Determination of nickel，copper，iron，sodium，zinc，and calcium in basic cobalt carbonate by ICP-OES method

Hu Changwen1，Liu Yuansheng1，Liu Nian1，Chen Xiaojuan1，Gong Chuangzhou2
（1.Jiangxi Nuclear Industry Xingzhong Technology Co.，Ltd.，Nanchang 330002，China；2.CNOOC Tianjin Chemical Research&Design Institute）

The analysis method for determination of the impurities，such as nickel，copper，iron，sodium，zinc，and calcium，in basic cobalt carbonate based on the inductively coupled plasma optical emission spectrometry（ICP-OES）has been presented.The determination conditions and operating parameters were also investigated.The standard addition method was adopted to remove matrix effect，and appropriate spectral line was selected to eliminate spectrum disturbance.Compared with atomic absorption spectrophotometry（AAS），ICP-OES method had a faster analysis speed and a higher accuracy.

ICP-OES；standard addition method；spectral interference；basic cobalt carbonate

TQ138.12

A

1006-4990（2015）05-0064-02

2014-11-14

胡昌文（1969— ），男，本科，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)殁掓嚲?xì)化工產(chǎn)品的研究、檢測(cè)、生產(chǎn)。

江西重點(diǎn)新產(chǎn)品基金資助項(xiàng)目（20132CX9100）。

聯(lián)系方式：136087968@qq.com