ICP-OES法測定堿式碳酸鈷中鎳、銅、鐵、鈉、鋅、鈣*

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)計院）

化工分析與測試

ICP-OES法測定堿式碳酸鈷中鎳、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)計院）

用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）測定堿式碳酸鈷中鎳、銅、鐵、鈉、鋅、鈣等雜質(zhì)的含量，并對測定條件及工作參數(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》對幾種元素的測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，但要分別進行測定，尤其是測定鈣易電離的元素時還必須加鑭鹽抑制其電離，存在操作繁瑣、工作量大等缺點。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、能同時測定多種元素的優(yōu)點。筆者通過對測定條件及工作參數(shù)進行選擇，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 實驗部分

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，蠕動泵泵速為1.5 mL/min，測定積分時間為60 s。

1.3 測定

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實驗溶液，置于4個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。

同時做空白實驗，空白實驗溶液除不加試樣外，其他試劑的種類和加入量均與實驗溶液相同。

將ICP-OES調(diào)至最佳工作條件，用空白實驗溶液調(diào)零，在給出的各待測元素測定波長處，測定實驗溶液中各待測元素的光譜強度。

2 結(jié)果與討論

2.1 光譜干擾試驗

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45%，待測元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)則在0.02%以下。考慮到最終檢測溶液稀釋至鈷質(zhì)量濃度為1 g/L，而且其他待測雜質(zhì)元素的含量相應(yīng)降低，高強度的鈷譜線仍然可能會導(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驗。選擇了各元素檢出限低、靈敏度高、信噪比大的譜線，對含被測元素及基體鈷的混合液進行測定，觀察各待測元素測定波長的峰形和干擾情況。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處雖無干擾，但靈敏度低，通過對實驗數(shù)據(jù)分析之后，得出各待測元素的最佳測定波長，如表1所示。

表1 待測元素的最佳測定波長

2.2 ICP-OES工作參數(shù)選擇

實驗采用耐腐蝕、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。實驗考察了射頻功率、輔助氣流量、蠕動泵泵速和霧化器壓力對測定的影響。結(jié)果表明:輔助氣流量對測定影響相對不大，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，蠕動泵泵速為1.5 mL/min。

2.3 測定背景選擇

對測定元素分別選擇不扣背景和自動扣背景進行測定。實驗結(jié)果表明，扣背景得到的條件較佳。

2.4 方法檢出限

按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 30902—2014《無機化工產(chǎn)品雜質(zhì)元素的測定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）》附錄C的“檢出限測定方法”，配制4個質(zhì)量濃度成比例的待測元素的標(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)，測定系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的強度值，繪制工作曲線，對空白溶液連續(xù)測定10次，計算標(biāo)準(zhǔn)偏差，以標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍所對應(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）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產(chǎn)品的質(zhì)量切實可行。

2.5 方法精密度

分取堿式碳酸鈷試樣8份，按照實驗方法測定，相對標(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（相對標(biāo)準(zhǔn)偏差）均小于5%。

表3 相對標(biāo)準(zhǔn)偏差

2.6 樣品結(jié)果比較

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

表4 AAS法和ICP-OES法測定結(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，高級工程師，主要研究方向為鈷鎳精細(xì)化工產(chǎn)品的研究、檢測、生產(chǎn)。

江西重點新產(chǎn)品基金資助項目（20132CX9100）。

聯(lián)系方式：136087968@qq.com