ICP-AES法測(cè)定NCS催化劑烴溶液中釹含量

(中國(guó)石油獨(dú)山子石化公司研究院分析測(cè)試中心，獨(dú)山子833699)

1 前言

NCS催化劑烴溶液中的釹是一種活性金屬，是橡膠工藝生產(chǎn)中重要的控制參數(shù),但是傳統(tǒng)的方法是用重量分析法—草酸鹽沉淀法來(lái)測(cè)定其中的釹含量，沉淀物經(jīng)烘干灼燒 ，最后恒重[1]，要經(jīng)過(guò)較多步驟，分析時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)工藝生產(chǎn)的中間控制環(huán)節(jié)要求的快速準(zhǔn)確就有點(diǎn)不適宜。電感耦合等離子發(fā)射光譜(ICP-AES)法有線性范圍寬、基體效應(yīng)小、檢出限低、靈敏度高、快速、簡(jiǎn)便等特點(diǎn)[2]，因此本實(shí)驗(yàn)探討了采用電感耦合等離子發(fā)射光譜(ICP-AES)法取代草酸鹽沉淀法來(lái)測(cè)定NCS催化劑烴溶液中的釹，效果比較好，縮短了分析時(shí)間，及時(shí)為生產(chǎn)工藝提供了準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器和工作條件

IRIS ERAdvantange等離子原子發(fā)射光譜儀及數(shù)據(jù)處理工作站(美國(guó)熱電)。

工作條件：入射功率1350W；釹分析線430.358nm；測(cè)定10次數(shù)；冷卻氣流量15L/min；

輔助氣流量和載氣流量1.2L/min；樣品進(jìn)樣量1.1 mL/min。

2.2 試劑與樣品

濃鹽酸：優(yōu)級(jí)純；正己烷：分析純；二級(jí)水。

釹標(biāo)準(zhǔn)溶液；1000.0μg/mL,(中國(guó)石油化工科學(xué)研究院生產(chǎn))分別稀釋成1.0μg /mL、10.0μg/mL和100.0μg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液。

樣品：NCS配合物懸濁液，是一種橡膠催化劑化合物烴溶液。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

100mL的錐形瓶中加入10mL干燥的正己烷，用注射器抽取一定體積的試樣并稱重，記錄試樣的質(zhì)量，精確到0.0001g，將樣品注入到錐形瓶?jī)?nèi)的正己烷中，用量筒量取10mL二級(jí)水緩慢加入錐形瓶中，旋轉(zhuǎn)搖勻后，以滴定的方式加入5mL濃鹽酸，邊滴定邊旋轉(zhuǎn)搖晃。將錐形瓶?jī)?nèi)的混合液移入分液漏斗中，然后加5mL正己烷沖洗錐形瓶3次，再加5mL二級(jí)水沖洗錐形瓶3次，將分液漏斗中的混合液劇烈搖晃至少3min，靜止分層，用原來(lái)的錐形瓶收集水層，再向分液漏斗中加入20mL二級(jí)水，緩慢搖晃至3min沖洗萃取，然后水層繼續(xù)收集到原來(lái)的錐形瓶，將分液漏斗中的有機(jī)層倒掉后，把錐形瓶收集到的水層倒回到在分液漏斗中，然后再先后用5mL正己烷和5ml二級(jí)水沖洗錐形瓶各3次，沖洗液均倒入分液漏斗中，再加20mL正己烷，劇烈搖晃3min，靜止分層，用1000mL容量瓶收集水層，將有機(jī)層倒入廢油桶中，向容量瓶中加二級(jí)水定容至1000mL。用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)測(cè)定釹含量。

3 結(jié)果與討論

3.1 分析譜線的選擇

在儀器方法軟件中初步建立方法，選出譜線，釹在401.225 nm、406.109 nm、410.946 nm、430.358 nm波長(zhǎng)處，用該方法對(duì)配制好的 1.0、10.0、100.0μg/mL 3個(gè)濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，制作成3條譜線的工作曲線。并對(duì)3個(gè)處理好的樣品溶液進(jìn)行測(cè)定。相關(guān)系數(shù)和測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 相關(guān)系數(shù)和測(cè)定結(jié)果 μg/mL

從工作曲線的相關(guān)系數(shù)和樣品測(cè)定值可以看出譜線430.358 nm比較好。

3.2 基體鋁元素的影響

NCS催化劑烴溶液中的基體元素為鋁，無(wú)其它共存元素，所以在方法中添加鋁元素測(cè)定，譜線為309.271 nm波長(zhǎng)處。配制分別含有濃度為1.0μg/mL鋁和濃度為10.0μg/mL的鋁的釹溶液，釹濃度都為10.0μg/mL，用該方法對(duì)釹鋁混合溶液進(jìn)行光譜掃描，不同鋁濃度下釹、鋁的譜線強(qiáng)度見(jiàn)表2。

表2 不同鋁濃度下釹、鋁的譜線強(qiáng)度見(jiàn)表

由表2可以看出基體鋁元素的含量對(duì)釹的譜線強(qiáng)度基本沒(méi)有影響，所以在制定標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)不用考慮基體鋁元素的影響。

3.3 樣品稱取量

采用ICP-AES法測(cè)定金屬時(shí)，需要注意的是不要將樣品測(cè)定溶液稀釋后測(cè)定，這樣會(huì)讓誤差按稀釋的倍數(shù)成倍增大；并且還要注意測(cè)定值必須在工作曲線的范圍內(nèi)，才是有效值。所以在稱取樣品時(shí)就必須考慮合適的稱取量，以確保樣品溶液中的釹離子濃度不超過(guò)工作曲線的最大值即100μg/mL，以釹含量60%的催化劑烴溶液為例，配制成1000mL樣品溶液，那么樣品的稱重不應(yīng)超過(guò)0.1667g。當(dāng)然樣品稱取量應(yīng)該是在滿足工作曲線測(cè)定要求的基礎(chǔ)上越大，測(cè)定結(jié)果越有代表性。

3.4 工作曲線，相關(guān)系數(shù)和檢出限

在上述工作基礎(chǔ)上，確定了工作曲線，并對(duì)空白溶液進(jìn)行20次測(cè)定，計(jì)算出檢出限，工作曲線的相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 工作曲線相關(guān)系數(shù)和檢出限

3.5 樣品分析

用已經(jīng)確定的ICP-AES法測(cè)定釹含量和草酸鹽沉淀方法對(duì)10個(gè)樣品分析，每個(gè)樣品ICP-AES法測(cè)定10次，其相對(duì)偏差和對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。用ICP-AES釹測(cè)定方法和草酸鹽沉淀方法測(cè)定NCS催化劑化合物烴溶液樣品，對(duì)比數(shù)據(jù)兩者一致；10組ICP-AES法測(cè)定值相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于2.0%。

表4 ICP-AES法和草酸鹽沉淀法對(duì)比數(shù)據(jù)和相對(duì)偏差

4 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)確定了ICP-AES法測(cè)釹的條件：測(cè)定譜線為430.358 nm；基體鋁元素對(duì)釹的測(cè)定譜線沒(méi)有干擾；樣品稱取量不應(yīng)超過(guò)0.1667g；檢出限為0.033μg/mL。該方法克服了草酸鹽沉淀法的步驟繁瑣，分析時(shí)間較長(zhǎng)的缺點(diǎn)，滿足了生產(chǎn)工藝中間控制的及時(shí)準(zhǔn)確的要求，尤其對(duì)裝置開工時(shí)，尋找合適的催化劑濃度時(shí)幫助很大。

[1]劉珍.化驗(yàn)員讀本-化學(xué)分析[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2003：279-289.

[2]邱德仁.原子光譜分析[M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社.2002：210-219.