氧瓶燃燒-離子色譜法測定固體樣品中無機元素的樣品處理方法

施秀杰 衷明華

(韓山師范學院化學系)

1 引言

離子色譜法測定無機陰離子的方法在國內外的食品、生物、藥物、環(huán)境方面的應用十分廣泛，氧瓶燃燒-離子色譜法測定固體樣品中無機陰離子有所報道[1]，該法快捷、檢測快速、準確度高、干擾少等特點，而樣品處理吸收液的選擇、燃燒后的震蕩溫度和時間、燃燒后的密封性都是影響氧瓶燃燒-離子色譜法重現(xiàn)性的關鍵，本工作通過進行吸收液、震蕩溫度、震蕩時間變量對比實驗，再用離子色譜分析得出已知混合標樣中氟氯硫氮的含量，對該法在無機陰離子的研究上的處理條件選擇有一定的指導意義。

2 試驗部分

2.1 儀器與試劑

ISC900離子色譜儀帶變色龍7.1操作軟件；粉碎機；DGG-9240B型電熱恒溫鼓風干燥箱；ZHWY-211B落地普通型大容量全溫度恒溫培養(yǎng)振蕩器；電子天平；500mL石英氧氣燃燒瓶。

氟化鈉、氯化鈉、亞硝酸鈉、硝酸鈉、硫酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、30%過氧化氫均為分析純；所有溶液均用超純水(電導率>18MΩ)配制且用0.45 μm濾膜過濾；99.999%高純氧；無灰定量濾紙。

2.2 色譜條件

色譜柱: AS23型陰離子分析柱(250mm×4mm)，AG23型保護柱(50mm×4mm);流動相:0.8mmol/L碳酸氫鈉+4.5mmol/L碳酸鈉淋洗液;進樣體積:10μL;流速:1.0mL/min。

2.3 混合標樣制備

稱取NaF 44.2mg、NaCl 49.5g、NaNO2150mg、NaNO3137.1mg、Na2SO4221.9mg、NaCO3397.3mg(總質量為1.000g),放置于研缽研磨1h，混勻，待用。

2.4 混合標樣理論值

10mg20mg30mg40mg50mgF4μg/mg8μg/mg12μg/mg16μg/mg20μg/mgCl6μg/mg12μg/mg18μg/mg24μg/mg30μg/mgN(NO-2)6.08μg/mg12.16μg/mg18.24μg/mg24.32μg/mg30.40μg/mgN(NO-3)4.52μg/mg9.04μg/mg13.56μg/mg18.08μg/mg22.60μg/mgS10μg/mg20μg/mg30μg/mg40μg/mg50μg/mg

2.5 樣品預處理方法

稱取一定量的樣品，用剪成方形(30mm×30mm) 的定量濾紙包裹好，留出引火紙條，放置于鉑絲上，在氧瓶中加入一定量的吸收液之后，急速通氧1min，將引火紙條點燃，放入氧瓶之中，磨口處用水液封，待燃燒完全，晃動氧瓶，使鉑絲落入吸收液之中，然后把氧瓶置于振蕩器上，恒溫振蕩30min左右，使吸收完全(沒有煙霧殘留)。定容至50mL，待用。

3 結果及討論

3.1 樣品前處理條件的優(yōu)化

3.1.1 稱樣量的影響

用氧瓶燃燒處理樣品時，樣品量可以選擇在20-30mg之間。在實際處理樣品時，當樣品量過大，會存在比較困難包裹樣品、造成樣品浪費、燃燒不充分的問題，二是含硫量、含氮量較高的樣品，由于氧瓶中充滿的氧氣量體積是一定的，會導致樣品燃燒不充分，產生黑色灰燼。故樣品量可以選擇在20-30mg之間。

3.1.2 吸收液的影響

由于每次燃燒吸收液都要吸收一些燃燒產生的二氧化碳[3],堿液一般可以用氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉等溶液，由于OH-會在水負峰產生嚴重的色譜干擾，同時改變了溶液pH,對離子的保留時間產生影響[4]。但是堿的另一重要作用是去除大分子物質如: 蛋白質、脂肪等，這些大分子物質會污染分離柱,縮短分離柱的使用壽命, 使柱效降低[5]。

這里分別考察了15mlH2O+2mlH2O2溶液、15mL 0.1moL/L NaOH溶液+2mL H2O2溶液、15mlH2O+2mlH2O2溶液+Na2O2吸收液的吸收情況。

結果表明：

圖1 吸收液類型吸收效果圖

圖1中x軸上吸收液1表示15mL 0.1moL/L NaOH溶液+2mL H2O2溶液，吸收液2表示15ml H2O+2ml H2O2溶液，吸收液3、4、5、6分別表示15ml H2O+2ml H2O2溶液和5mg、10mg、15mg、20mg的Na2O2。

3.1.3 振蕩溫度的影響

稱取20-30mg混標，將混標進行多次氧瓶燃燒試驗,依照實驗步驟2.5的試樣前處理的方法將待樣品完全燃燒后,將燃燒瓶放在震蕩器上，分別設置溫度為15℃、25℃、35℃, 然后轉移至50ml的容量瓶中,定容至刻度,在2.2色譜條件下進行檢測,然后以吸收液作用溫度為橫坐標,以吸收液中幾種陰離子的含量為縱坐標,可得到吸收液作用效果曲線見圖2、圖3和圖4。

圖2 色譜圖

圖3 吸收液作用效果曲線 圖4 吸收液作用效果曲線

3.1.4 吸收液作用時間的影響

依照實驗步驟1131 1的試樣前處理的方法,將混標進行多次氧瓶燃燒試驗,待樣品完全燃燒后,將燃燒瓶放在震蕩器上分別震蕩30、45、60、75min,然后轉移至50 ml的容量瓶中,定容至刻度,在2.2色譜條件下進行檢測,然后以吸收液作用時間為橫坐標,以吸收液中幾種陰離子的含量為縱坐標,可得到吸收液作用效果曲線見圖5和圖6。

圖5 吸收液作用效果曲線 圖6 吸收液作用效果曲線

3.2 回收率試驗

表1 氮的回收率實驗

按實驗方法中F、Cl、S的最佳條件(60min，15℃，15mgNa2O2)，準確稱取綠化芒粉末20mg，在樣品中加入標準樣品，進行回收試驗，F(xiàn)、Cl、S的平均回收率見下表2。

表2 F、Cl、S的回收率試驗

3.3 結論

試驗證明：氧瓶燃燒-離子色譜法作為測定無機元素的樣品處理方法，快捷簡便，樣品處理吸收液選擇樣品量75%的Na2O2固體，具有吸收效果好的優(yōu)點，選擇Na2O2固體與樣品一起完全燃燒后，既能起到堿液的作用，而且能避免定容過程中由于吸收液的體積大而導致轉移過線問題，在定容轉移過程實現(xiàn)多次加水轉移，減少誤差。

若要測定樣品中F、Cl、S的含量，宜選擇15℃的震蕩溫度及60min的震蕩時間，若要測定樣品中N的含量，宜選擇25℃的震蕩溫度及45min的震蕩時間。通過回收試驗檢驗該法對F、Cl、S、N的系統(tǒng)誤差，結果該樣品處理條件對N、F的檢驗結果較好，Cl、S的系統(tǒng)誤差較大。

[1]丁曉靜,牟世芬.《離子色譜的樣品前處理新技術》,[J].環(huán)境化學,2001,20(5):507-516.

[2]楊紹美，陸建平.《曹家興，唐艷葵.氧瓶燃燒-離子色譜法測定香煙中硫含量》,[J].理化檢驗，2013,49(5):566-569.

[3]傅厚暾.《氧瓶燃燒-離子色譜法分析食品中的微量碘》,[J].分析化學,2003,31(3):376.

[4]楊紹美,陸建平,曹家興,唐艷葵.氧瓶燃燒-離子色譜法測定香煙中硫含量》,[J].理化檢驗，2013,49(5):566-569.

[5]周貴忠,趙小青,孫靜,李佳.《離子色譜法的改進與食物中亞硝酸鹽的檢測》，[J].2010,31(3):259-261.