氫氧化鈉中雜質(zhì)含量檢測現(xiàn)狀及分析方法研究

賈靜 鞠云忠 齊麗萍 任紅衛(wèi) 邵艷玲 齊堯凱 楊虎

摘 ? 要：工業(yè)級和食品級氫氧化鈉的雜質(zhì)含量不僅直接決定著氫氧化鈉產(chǎn)品本身的品質(zhì)，還影響著氫氧化鈉參與的其他過程，準(zhǔn)確測定氫氧化鈉中雜質(zhì)含量，對氯堿生產(chǎn)和實際使用都具有重要意義。通過分析氫氧化鈉雜質(zhì)檢測標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀，提出了多種雜質(zhì)同步測定的ICP、IC分析方法，旨在為一般實驗室特別是氯堿企業(yè)開展質(zhì)量評定提供更多可參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：氫氧化鈉 ?雜質(zhì)含量 ?ICP ?IC

中圖分類號：O659 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（a）-0071-03

氫氧化鈉作為最常見的化工原料之一，在國民經(jīng)濟中用途廣泛。根據(jù)質(zhì)量指標(biāo)和產(chǎn)品用途，分為工業(yè)級氫氧化鈉和食品級氫氧化鈉。生產(chǎn)氫氧化鈉一般采用離子膜電解工藝，產(chǎn)品品質(zhì)較高，雜質(zhì)含量很低，但生產(chǎn)中仍不可避免地發(fā)生副反應(yīng)，如生成氯酸鈉。氯酸鈉具有氧化性，會腐蝕生產(chǎn)裝置，其含量高低還可衡量離子滲透膜質(zhì)量，判定工業(yè)電解流程中是否出現(xiàn)故障[1]。食品級氫氧化鈉因用于食品行業(yè)，雜質(zhì)含量的控制要求更為嚴(yán)格，如用于除去大豆油制作過程中的脂肪酸時，如果雜質(zhì)含量高，則增加產(chǎn)品中的附加成分，影響產(chǎn)品品質(zhì)。因此，準(zhǔn)確測定氫氧化鈉產(chǎn)品中雜質(zhì)含量，對氯堿生產(chǎn)和實際使用都具有重要的意義。

1 ?氫氧化鈉中雜質(zhì)含量檢測標(biāo)準(zhǔn)概述

食品級氫氧化鈉的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)是GB 1886.20-2016，對Na2CO3、As、重金屬（Pb）、不溶物及有機雜質(zhì)、Hg做出了明確要求。工業(yè)級氫氧化鈉因用途等不同，分為工業(yè)用、化纖用、高純等多個類型。其中，工業(yè)用和高純氫氧化鈉最為常見且使用最多，并以高純氫氧化鈉要求的雜質(zhì)種類最多，包含Na2CO3、NaCl、NaClO3、Al2O3等8種雜質(zhì)[2]。因此，表1中工業(yè)級氫氧化鈉雜質(zhì)的檢測以高純氫氧化鈉為參照進(jìn)行概述。

2 ?現(xiàn)行氫氧化鈉中雜質(zhì)含量檢測方法特點

氫氧化鈉產(chǎn)品中Na2CO3含量采用滴定分析法，具有操作簡便、快速、預(yù)處理簡單的特點。工業(yè)級氫氧化鈉中Na2SO4、食品級氫氧化鈉中重金屬（Pb）、不溶物及有機雜質(zhì)采用比濁、目視等方法，測定過程簡單，但除硫酸鋇重量法以外，其余方法只能測得雜質(zhì)含量的大概區(qū)間，無法得到準(zhǔn)確值。NaCl、NaClO3、Al2O3、Fe2O3、SiO2、As采用分光光度法測定，所用設(shè)備易得，但需用到調(diào)節(jié)劑、顯色劑、還原劑等多種試劑。以SiO2 [3]為例，需用硼酸、二水鉬酸鈉、磺酸或抗壞血酸等11種試劑，抗壞血酸、二水鉬酸鈉的有效期一周，磺酸有效期2～3周，其余試劑的使用期不超過2～3月。這些試劑每次測定僅用幾毫升，為減小稱量誤差，不能用多少配多少，試劑過期造成材料浪費。而且試劑配制到測定步驟耗費很長時間和很多人力。CaO、Hg、As分別采用火焰原子吸收、原子熒光和冷原子吸收法測定，2019年11月實施的GB/T 209-2018，增加了電位滴定法測定氯化鈉含量，這些方法選擇性強，精密度高，不足之處在于，需要配置不同的儀器設(shè)備來檢測不同的雜質(zhì)含量。

綜合現(xiàn)行氫氧化鈉中雜質(zhì)含量檢測方法來看，分光光度法等經(jīng)典分析方法針對不同雜質(zhì)，分別進(jìn)行純手工操作或結(jié)合小型儀器測定，試劑配制和檢測過程繁瑣，易受實驗條件、分析人員因素的干擾，并且所用硫氰酸汞等試劑對人體及環(huán)境有毒害性。檢測全部雜質(zhì)含量，需要配備分光光度計、火焰原子吸收、原子熒光光度計等多臺設(shè)備，設(shè)備成本在一定程度上限制中小型企業(yè)的自檢能力。

3 ?氫氧化鈉中雜質(zhì)含量分析方法研究

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（Inductively coupled plasma atomic emission spectrometry ，ICP）是以等離子體為激發(fā)光源的原子發(fā)射光譜分析方法，已有文獻(xiàn)報道的分析元素可達(dá)78個，即除He、Ne、Ar、Xe惰性氣體外，自然界存在的所有元素，都已有用電感耦合等離子發(fā)射光譜法測定的報告[4]。ICP法的最大優(yōu)點是可以同時測定多種元素。離子色譜法（Ion Chromatography， IC）在陰離子分析領(lǐng)域是一種成熟的技術(shù)[5]，可測水相中的鹵素陰離子和SO42-、NO3-、PO43-等無機陰離子，是同時測定多種陰離子的理想方法。

氫氧化鈉的雜質(zhì)中有4種無機鹽雜質(zhì)（Na2CO3、NaCl、NaClO3和Na2SO4），其余基本是金屬及氧化物雜質(zhì)（Fe2O3、Al2O3、SiO2、CaO、As、Pb、Hg）。根據(jù)雜質(zhì)本身的特性及ICP和IC的檢測特點，嘗試采用IC法檢測無機鹽類雜質(zhì)，采用ICP法測定金屬及氧化物類雜質(zhì)。

4 ?ICP、IC法測定氫氧化鈉中雜質(zhì)含量的方法研究

4.1 分析條件

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，發(fā)射波長：Fe-167.019nm、Al-167.019nm、Si-251.611nm、Ca-396.847nm、As-188.980nm、Pb-220.353nm、Hg-184.887nm，入射功率1.20kW，等離子氣流量15.0L/min，輔助氣流量1.5L/min，霧化器流量（N）0.75L/min，泵速15rpm。

離子色譜儀，陰離子分析柱SH-AC-4（250mm×4.6mm），柱溫25℃，淋洗液2.0mM Na2CO3/10.0mM NaHCO3，流速1.5mL/min，進(jìn)樣體積200μL。

4.2 線性范圍、重復(fù)性、檢出限及定量限

在選定的分析條件下，將不同濃度系列的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)樣分析，以濃度為橫坐標(biāo)，儀器響應(yīng)值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果如表2所示，待測雜質(zhì)在不同的濃度范圍內(nèi)，均呈現(xiàn)良好線性關(guān)系，可滿足現(xiàn)代分析方法的要求。

對樣品溶液連續(xù)進(jìn)樣測定，計算標(biāo)準(zhǔn)差和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。根據(jù)GB/T 33260.2-2018[6]，計算ICP、IC法測定各種雜質(zhì)含量的檢出限（LOD）和定量限（LQD），結(jié)果見表3。ICP、IC方法的重復(fù)性較好，檢出限能滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.3 實際樣品應(yīng)用

分別采用ICP、IC方法和國標(biāo)法測定工業(yè)級氫氧化鈉（S1）和食品級氫氧化鈉（Y1）中雜質(zhì)含量，并進(jìn)行加標(biāo)試驗。實驗結(jié)果（表3）表明，ICP、IC方法與國標(biāo)方法測定結(jié)果相近，加標(biāo)回收率滿意，表明ICP、IC方法測定氫氧化鈉中雜質(zhì)含量具有良好的可行性。

5 ?結(jié)語

ICP、IC方法測定氫氧化鈉產(chǎn)品中雜質(zhì)含量無需顯色等復(fù)雜、繁瑣的前處理過程，而且一次樣品處理，即可實現(xiàn)多種雜質(zhì)同步定性和定量分析。與現(xiàn)行檢測方法標(biāo)準(zhǔn)相比，能有效縮短分析測試的整體時間，提高分析效率，而且樣品處理簡單，無需還原劑、顯色劑等多種化學(xué)試劑，既有效降低檢驗成本投入，又能夠有效降低硫氰酸汞等試劑對人體及環(huán)境有毒害性減少了試劑消耗，具有良好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 潘宇婷，李霞，李金枝，等.工業(yè)用氫氧化鈉中氯酸鈉含量測定方法的探討[J].中國氯堿，2017（3）：30-33.

[2] GB/T 11199-2006 高純氫氧化鈉[S].

[3] GB/T 11213.4-2006，化纖用氫氧化鈉硅含量的測定 還原鉬酸鹽分光光度法[S].

[4] 楊開放.電感耦合等離子發(fā)射光譜法測定水中常規(guī)金屬元素[J].污染防治技術(shù)，2014，27（6）：47-49.

[5] 楊蕾，侯英，王保興，等.梯度淋洗/離子色譜法對煙草及煙草制品中7種無機陰離子的快速測定[J].分析測試學(xué)報，2010，29（2）：165-170.

[6] GB/T 33260.2-2018 檢出能力 第2部分：線性校準(zhǔn)情形檢出限的確定方法[S].