主题：【第十二届原创】ICP测定强酸中多种金属离子方法探究

ICP测定强酸中多种金属离子方法探究

                魏钠 陈安梅 王明 朱凤萍 周洪涧 张琳 马伟隋微

摘要:为了满足对工艺生产与产品质量的需求，需对盐酸和硫酸中钙、镁、铁、硅、铝元素含量进行测定。这里探究了ICP测定盐酸中多种金属离子的方法建立并进行验证，保证了数据的准确性和及时性。
关键词：ICP；盐酸；金属离子
ICP中文全称为电感耦合等离子体原子发射光谱，是一种元素分析常用仪器,是元素分析的一种常用方法,具有检出限低、准确度高、动态线性范围宽且多种元素可同时测定等优点。其主要原理是待测物在焰炬中原子化、电离、激发、发射特征光谱、分光、光电转换、测试，利用波长定性，光吸收强度定量。因此本文中测定盐酸中钙、镁、铁、铝、硅含量是以吸光度与其浓度成正比而定量得出测值。考虑到仪器检出限低、动态线性范围宽，但进样量较多、标准配制级别及用量、基体干扰等因素，需对盐酸进行稀释后进行测定，最终结果以标准曲线换算出的测值乘以稀释倍数所得。由于样品为盐酸，因此做标准曲线时需进行基体匹配，要加入适量的高纯盐酸。
Studyon the determination of multiple metal ions
in strong acid by ICP

WEI Na, CHENAn-mei, WANG Ming, ZHU Feng-ping, ZHOU Hong-jian

ZHANG Lin, MAWei, SUI WEI

（WAN HUA Chemical (Ningbo) Co., Ltd., Zhejiang, Ningbo,315812，China）

Key words: ICP; hydrochloric acid; metal ion
Abstract: in order to meet the needs of process production and productquality, it is necessary to determine the content of calcium, magnesium, iron,silicon and aluminum in hydrochloric acid \ sulfuric acid. This paper exploresthe establishment and validation of ICP method for the determination of variousmetal ions in hydrochloric acid to ensure the accuracy and timeliness of thedata.
1    ICP测定盐酸中金属离子方法简介
1.1实验目的
对盐酸中钙、镁、铁、铝、硅含量进行测定，满足工艺生产及产品质量监测需求。
1.2方法原理
电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定样品中钙、镁、铁、铝、硅吸光度，吸光度值与浓度成正比，根据波长定性，吸光度定量。
1.3仪器
电感耦合等离子体发射光谱仪；安捷伦715 ICP-OES （Varian 715-ES）；循环水机LabTech  SH150-1000
1.4试剂及玻璃器具
盐酸：高纯；钙标准溶液：1000 mg/L；镁标准溶液：1000 mg/L；铁标准溶液：1000 mg/L；铝标准溶液：1000 mg/L；硅标准溶液：1000 mg/L；1 mL、10 mL、25 mL大肚移液管；50 mL容量瓶；100 mL容量瓶；1000mL容量瓶
1.5测定方法建立
1.5.1  标准溶液配制
1 mg/L钙、镁、铁、铝、硅混标：用1 mL大肚移液管各移取1 mL 1000 mg/L的钙、镁、铁、铝、硅标准母液于1000 mL容量瓶中，加入2 mL高纯盐酸，超纯水定容。
0.5 mg/L 钙、镁、铁、铝、硅混标：用25 mL大肚移液管移取1 mg/L钙、镁、铁、铝、硅混标于50 mL容量瓶中，加入2 mL高纯盐酸，超纯水定容。
0.2 mg/L钙、镁、铁、铝、硅混标：用10 mL大肚移液管移取1 mg/L钙、镁、铁、铝、硅混标于50 mL容量瓶中，加入2 mL高纯盐酸，超纯水定容。
1.5.2  仪器参数设置

表1 仪器工作条件及实验参数设置

参数设置	气源	氩气纯度要求99.996 %
	循环水温度	24±1  ℃
	功率	1.20 Kw
	等离子气流量	15.0 L/min
	辅助气流量	1.50 L/min
	一次读数时间	5 S
	仪器稳定延时	15 S
	进样延时	30 S
	泵速	15 rpm
	清洗时间	10 S
	读数次数	3

1.5.3  最大吸收波长确定：

图1 ICP谱线库中五种金属元素最佳测定谱线波长
Figure1  Fivekind of metal elements in ICP Spectrum library best wavelength determination ofspectral line
1.5.4  标准曲线制作
曲线制作前用超纯水冲洗管路，在仪器参数设置中输入测量浓度点0.2、0.5、1.0 ，仪器条件稳定状态下依次用1.2.1中的混标溶液测定各浓度阶级的信号强度，曲线制作完毕后，保存方法。
1.5.5  标准曲线验证
为评估方法的准确度，需进行标准曲线验证，在各待测元素线性范围内，进行回收率测试以及样品平行性测试。
1.5.6  标准溶液验证
测试所用的标准溶液为1.2.1中0.2 mg/L、0.5 mg/L钙、镁、铁、铝、硅混标，结果如下

表2 金属离子混标验证标准曲线

混标浓度 /mg/L	铝测值 /mg/L	钙测值 /mg/L	铁测值 /mg/L	镁测值 /mg/L	硅测值 /mg/L
0.2	0.1874	0.2148	0.2164	0.2166	0.2088
回收率 %	93.70	109.2	108.2	108.3	104.4
0.5	0.4627	0.5214	0.5084	0.5442	0.5273
回收率 %	92.54	104.3	101.7	108.8	105.5

由表2可知：0.2 mg/L、0.5 mg/L金属离子混标回收率均在90-110%之间，均在微量级允许误差范围之内。
1.5.7  样品验证
用10 mL移液管移取758盐酸至100 mL容量瓶中，用现制的超纯水定容，并做空白，测值扣除空白值，结果如下：

表3 样品验证标准曲线

样品 名称	铝测值/mg/L	钙测值 /mg/L	铁测值 /mg/L	镁测值 /mg/L	硅测值 /mg/L
758	0.0220	0.1100	0.4500	0.0268	0.2380
	0.0211	0.1187	0.4518	0.0279	0.2411
	0.0218	0.1148	0.4534	0.0244	0.2406
平均值	0.0216	0.1145	0.4517	0.0264	0.2399
标准偏差	0.0005	0.0043	0.0017	0.0018	0.0050

由表3可知：各金属元素三组测定数据的标准偏差均在1%之内，样品测试平行性符合误差要求。
小结：
经过混标验证与样品平行性测试，该方法曲线可行。由于我们盐酸中金属离子含量均比较低，该方法中曲线配置的线性范围能够满足一般样品测试。
2  盐酸中金属离子测定注意事项
3.1  玻璃器具(移液管、容量瓶)清洗不干净，由于自来水中含有大量的金属离子，因此所用的玻璃器具一定要用现制的超纯水清洗干净。
3.2  空白测定所用的超纯水与稀释所用的超纯水要一致。
3.3  分析前要等循环水机温度稳定在24 ℃再开启仪器点火。
3.4  测定空白结果前，ICP分析仪进样管路需用超纯水冲洗干净。
3.5  分析过程中不要开开停停，容易造成ICP分析仪功率管灯丝断丝、短路等。
3    结论
ICP(电感耦合等离子体原子发射光谱)分析盐酸中金属离子含量相对原子吸收法、分光光度法更加快捷、准确，节约了大量的分析时间及人力，且操作步骤简单。由于ICP分析仪具有环形结构，温度高，电子密度高，惰性气氛等特点，用它作为激发光源具有检出限低，线性范围广，电离和化学干扰少，大大提高了样品检测结果的准确度、精密度和及时性。但是在电感耦合等离子体原子发射光谱中，基体干扰是一种常见的干扰，到目前为止还没有一个完善的理论来解释这种复杂的现象，有关文献中报道了无机酸对元素发射强度的影响，当基体酸浓度太高时，待测元素发射信号显著降低，根据我们的盐酸浓度，分析前对样品进行了前处理，在方法建立前期准备工作中，考虑到这方面因素便将样品稀释10倍，测值较为理想。
4    参考文献
尹明,符廷发,袁玄晖.等离子体质谱法的主要工作参数研究(Ⅰ).岩矿测试.1990(01):8-14.
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中国标准出版社第二室.《水质分析方法国家标准汇编》.北京:中国标准出版社, 1996:27.
薛亮.ICP光谱分析技术应用浅析. 《科技与企业》, 2012(3):222-222.