ICP-MS/ICP-AES測(cè)定水中偏硅酸含量

趙雯瑋 劉吉愛(ài) 朱紅波 李輝 曹葉偉 程昌蓉 李姣

（西藏自治區(qū)食品藥品檢驗(yàn)所西藏拉薩850000）

ICP-MS/ICP-AES測(cè)定水中偏硅酸含量

趙雯瑋 劉吉愛(ài) 朱紅波 李輝 曹葉偉 程昌蓉 李姣

（西藏自治區(qū)食品藥品檢驗(yàn)所西藏拉薩850000）

采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定水中偏硅酸含量，標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程線性系數(shù)均大于0.999，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（測(cè)定次數(shù)n=5）分別為0.8%和0.6%，平均加標(biāo)回收率分別為98.9%和101.4%。同時(shí)使用國(guó)標(biāo)方法紫外分光光度法進(jìn)行結(jié)果對(duì)比，其測(cè)定值與電感耦合等離子體質(zhì)譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法基本一致。實(shí)驗(yàn)表明，電感耦合等離子體質(zhì)譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法簡(jiǎn)便、快速，適用于水中偏硅酸的測(cè)定。

電感耦合等離子體質(zhì)譜法；電感耦合等離子體發(fā)射光譜法；水中偏硅酸

1 前言

硅是人體所必需的微量元素，對(duì)于機(jī)體骨骼、心血管等都有重要的健康意義。但硅在水中的溶解度較低，一般以偏硅酸的形態(tài)存在于水中。偏硅酸既是人體吸收硅元素的最佳途徑，也是人體皮膚、關(guān)節(jié)組織中必需的化合物[1]，因此，偏硅酸含量是礦泉水的一項(xiàng)重要界限指標(biāo)。目前關(guān)于礦泉水中偏硅酸的測(cè)定，國(guó)標(biāo)GB/T 8538-2008[2]中規(guī)定的是硅鉬黃分光光度法和硅鉬藍(lán)分光光度法，但上述方法操作過(guò)程繁瑣，檢測(cè)周期長(zhǎng)，易受磷酸鹽和有色基體的干擾，且標(biāo)準(zhǔn)要求在15 min內(nèi)完成全部樣品的測(cè)定，難以滿足現(xiàn)代分析發(fā)展的需要。

文獻(xiàn)報(bào)道水中偏硅酸的檢測(cè)方法有：毛細(xì)管電泳-非接觸式電導(dǎo)法[3]、離子色譜法[4，5]、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES）[6]、流動(dòng)注射法[7]、高效液相色譜法[8]等，但對(duì)于電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測(cè)定水中偏硅酸的文獻(xiàn)鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究應(yīng)用ICP-MS法、ICP-AES法測(cè)定了水中偏硅酸的含量，并與分光光度法的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，建立了水中偏硅酸的快速檢測(cè)方法。

2 材料與方法

2.1 材料

2.1.1 儀器

ICP-MS 7700X電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、ICP-OES 720電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：美國(guó)Agilent公司；TU1901紫外分光光度計(jì)：普析通用儀器有限責(zé)任公司；超純水處理系統(tǒng)：Milli-Q Direct 16；氬氣：純度≥99.995%；龍騰聚丙烯50mL容量瓶；熱電聚丙烯50 mL離心管。

2.1.2 試劑

水中二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液：中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院，100μg/mL；Ce、Co、Li、Mg、Ti、Y質(zhì)譜調(diào)諧液：c=1 μg/L，Agilent公司；6Li、45Sc、73Ge、115In、159Tb、209Bi、103Rh在線內(nèi)標(biāo)溶液：c=100 mg/L，Agilent公司；硝酸（優(yōu)級(jí)純）、氫氧化鈉（優(yōu)級(jí)純）、草酸（分析純）、對(duì)硝基酚（分析純）：成都市科龍化工試劑廠；鹽酸（分析純）：成都市聯(lián)合化工試劑研究所；鉬酸銨（分析純）：天津市化工試劑四廠。

2.2 方法

2.2.1 儀器條件

2.2.1.1 ICP-MS法

通過(guò)使用c=1.0 μg/L質(zhì)譜調(diào)諧液和c=1.0 μg/mL在線內(nèi)標(biāo)溶液，對(duì)ICP-MS儀器測(cè)定條件進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化參數(shù)及設(shè)定值見(jiàn)表1。

2.2.1.2 ICP-AES法

ICP-AES的儀器工作條件及參數(shù)見(jiàn)表2

表1 ICP-MS的儀器工作條件及參數(shù)

表2 ICP-AES儀器工作條件及參數(shù)

2.2.1.3 紫外分光光度法

按照GB/T 8538-2008飲用天然礦泉水檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)4.35.2硅鉬黃分光光度法規(guī)定，在波長(zhǎng)425nm處，使用分光光度計(jì)進(jìn)行偏硅酸的測(cè)定。

2.2.2 試驗(yàn)方法

2.2.2.1 ICP-MS標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

吸取SiO2標(biāo)準(zhǔn)溶液，用去離子水稀釋成濃度為0、0.50、1.0、1.5、2.0、4.0 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列工作液，以1.0 μg/mL內(nèi)標(biāo)溶液在線加入，依次進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線（29Si），其線性回歸方程為y=0.0172x+0.0109；線性相關(guān)系數(shù)R=0.9999。

2.2.2.2 ICP-AES標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

吸取SiO2標(biāo)準(zhǔn)溶液，用去離子水稀釋成濃度為0、4、10、20、30、40 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列工作液，依次進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線（288.158 nm），其線性回歸方程為y=3322.0x+1713.9；線性相關(guān)系數(shù)R=0.9997。

2.2.2.3 UV標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

吸取SiO2標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照GB/T8538-2008 4.35.1硅鉬黃分光光度法實(shí)驗(yàn)步驟，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線（425 nm），其線性回歸方程為y=3462.19042x-5.08121；線性相關(guān)系數(shù)R2=0.9997。

2.2.2.4 樣品前處理

ICP-MS法：取水樣5.0 mL于50 mL聚丙烯塑料容量瓶中，用去離子水定容至刻度，進(jìn)行10倍稀釋；ICP-AES法：直接取水樣進(jìn)樣；UV法：按照GB/T 8538-2008 4.35.1硅鉬黃分光光度法實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行樣品前處理后上機(jī)測(cè)定。

3 結(jié)果與討論

3.1 方法準(zhǔn)確度

為了檢驗(yàn)方法的準(zhǔn)確度，進(jìn)行加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)。取同一水樣3份，加入等量的硅標(biāo)準(zhǔn)溶液。ICP-MS法：取水樣用去離子水10倍稀釋后上機(jī)測(cè)定；ICPAES法：直接取水樣進(jìn)樣。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次后取平均值，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 試樣測(cè)定值、方法加標(biāo)回收率試驗(yàn)結(jié)果表

表3顯示，ICP-MS法回收率在98.1%-99.6%之間，平均回收率為98.9%；ICP-AES法回收率在100.7%-101.9%之間，平均回收率為101.4%。結(jié)果表明，兩種方法在測(cè)定水中偏硅酸含量時(shí)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

3.2 方法精密度試驗(yàn)

利用該法對(duì)同一水樣連續(xù)進(jìn)樣5次測(cè)定，計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），得本研究方法的精密度（表4）。

表4 方法精密度試驗(yàn)

表4顯示，ICP-MS法相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.8%；ICP-AES法相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差：0.6%。其精密度符合分析方法的要求。

3.3 ICP-MS硅質(zhì)量數(shù)的選擇

ICP-MS檢測(cè)時(shí)可選擇的硅的質(zhì)量數(shù)有：28Si、29Si、30Si，其中30Si標(biāo)準(zhǔn)曲線線性不佳且在線濃度偏高，28Si響應(yīng)值最高（結(jié)果見(jiàn)表5），但易受14N2、12C16O等多原子的干擾。因此，最終按照干擾小、靈敏度高、線性優(yōu)的原則，選擇29Si作為ICP-MS測(cè)定硅時(shí)的質(zhì)量數(shù)。

表5 ICP-MS硅質(zhì)量數(shù)的選擇

3.4 ICP-AES硅譜線數(shù)的選擇

儀器軟件對(duì)硅元素的測(cè)定給出3條譜線：250.690 nm、288.158 nm、251.611 nm，對(duì)3條譜線的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，其結(jié)果見(jiàn)表6。表6顯示，Si 288.158 nm譜線的響應(yīng)值、精密度、線性均優(yōu)于其他兩條譜線，因此本實(shí)驗(yàn)選擇Si 288.158 nm譜線測(cè)定硅含量。

表6 ICP-AES硅譜線數(shù)的選擇

3.5 3種實(shí)驗(yàn)方法結(jié)果對(duì)比

分別使用ICP-MS、ICP-AES、UV法對(duì)同一水樣連續(xù)進(jìn)樣3次進(jìn)行測(cè)定，其測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表7。其中，ICP-MS法偏硅酸計(jì)算公式為：X=C1×10×（78／60）；ICP-AES法偏硅酸計(jì)算公式為：X=C2×（78／60）；UV法偏硅酸計(jì)算公式為：X=m×（78／60）/50。結(jié)果表明，3種實(shí)驗(yàn)方法結(jié)果基本一致，無(wú)顯著性差異。

注：公式中78／60為偏硅酸與二氧化硅的折算系數(shù)。

表73 種實(shí)驗(yàn)方法結(jié)果對(duì)比

4 結(jié)論

使用ICP-MS與ICP-AES法測(cè)定水中偏硅酸含量具有省時(shí)、快速、高效、重現(xiàn)性好、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)，且測(cè)定結(jié)果與傳統(tǒng)的UV法測(cè)定結(jié)果一致，適用于水中偏硅酸樣品的日常檢測(cè)工作，大大簡(jiǎn)化了UV法的樣品前處理步驟，提高了實(shí)驗(yàn)效率，降低了實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度，比傳統(tǒng)的UV法更加適應(yīng)現(xiàn)代分析實(shí)驗(yàn)的要求。

[1]袁春暉，潘振球，馮家力，等.礦泉水中偏硅酸測(cè)定有關(guān)探討[J].中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2007，03：451-452.

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Determination of Metasilicate in Water by ICP-MS/AES

ZHAO Wenwei，LIU Jiai，ZHU Hongbo，LI Hui，CAO Yewei，CHENG Changrong，LI Jiao
（Tibet Institute for Food and Drug Control，Lhasa，Tibet，850000）

The determination of metasilicate in water by ICP-MS/AES was studied in this paper.The linear correlation coefficients of each linear regression equation for the corresponding is over 0.999，the relative standard deviations（n=5）are 0.8%（ICP-MS）and 0.6%（ICP-AES）.The average recoveries of the method are 98.9%（ICP-MS）and101.4%（ICP-AES）.Theresults of thedeterminationby ICP-MS/AES agreed with ultraviolet spectrophotometry（UV）.The experiment results show that the ICP-MSandICP-AESmethodaresimpleandrapid.Theproposedmethodissuitableforthe determination of metasilicate in water with satisfactory results.

ICP-MS；ICP-AES；Metasilicate in Water

O657.3

E-mail：24491675@qq.com

2015年西藏自治區(qū)重點(diǎn)科技計(jì)劃項(xiàng)目（2015XZ01G60）

2016-10-18