高效液相色譜法測定鈣鋁氧化物中鋁的含量

李衛(wèi)國，李 妍，韋志明

(廣西化工研究院有限公司，廣西 南寧 530001)

多孔復(fù)合鈣鋁氧化物是采用共沉淀法制備的前驅(qū)物鈣鋁類水滑石，具有穩(wěn)定的水滑石結(jié)構(gòu)，利用它可制成脫氯催化劑。鋁的百分含量影響該催化劑的比表面積和孔容，從而影響到它的催化性能，因此分析其中的鋁含量非常重要。鋁含量的分析方法依其目的和用途多種多樣，應(yīng)用較廣泛的是常規(guī)鋁含量的EDTA容量法[1-2]。微量鋁的測定多采用分析儀器測試法，如測定茶葉中的鋁采用以鉻天青-氯化十六烷基吡啶為顯色體系的紫外-可見分光光度法[3]，蜂蜜中的鋁含量測定采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)法[4]，食品中的鋁含量測定則采用微波等離子體原子發(fā)射光譜法[5]，以萘甲醛席夫堿為熒光劑的熒光分光光度計(jì)法則用于測定藥品中的鋁含量[6]。利用原子吸收光譜法可以測定裂解焦油中鋁的含量[7]，以8-羥基喹啉為熒光衍生劑的高效液相色譜熒光檢測器法，可以測定食品中微量的鋁[8]。高效液相色譜法多用于有機(jī)化合物的分析測定，用于無機(jī)化合物較少。

本文依據(jù)高效液相色譜示差拆光法常用于測定紫外吸收或熒光發(fā)射較弱的有機(jī)化合物的優(yōu)點(diǎn)，探索將此法用于無機(jī)物鋁的定量分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高效液相色譜示差拆光法可用于鋁含量的分析，方法較簡單，無需加衍生試劑或抗干擾劑，分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和精密度較好，能滿足日常測試要求。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

UltiMate 3000高效液相色譜儀，配RI-101的示差拆光檢測器，N2000數(shù)據(jù)工作站。

十八水合硫酸鋁、氧化鋁、氧化鈣、硫酸(均為分析純)。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

稱取十八水合硫酸鋁7.3455g（準(zhǔn)確至0.0002g）于100mL燒杯中，用蒸餾水溶解，定容，得到鋁濃度為5.948g·L-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液。稀釋，配成濃度分別為5.948、2.974、0.5948、0.1190、0 g L-1的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。

1.3 樣品制備

將氧化鋁、氧化鈣按一定工藝，制備出不同鈣鋁的物質(zhì)的量比的鈣鋁類水滑石氧化物。測試時(shí)，按照鋁在樣品中的含量準(zhǔn)確稱量（準(zhǔn)確度為±0.0002g），使鋁含量在 0.119～5.948g·L-1濃度范圍內(nèi)。用少許5%鹽酸溶解后，再用37mM硫酸水溶液定容至刻度。若發(fā)生沉淀則靜置，分析時(shí)取上層清液進(jìn)樣。

1.4 測定方法

1.4.1 色譜條件

色 譜 柱：Dionex IonPacTMCS16(5mm×250mm)陽離子分析交換柱，CG16(5mm×50mm) 陽離子保護(hù)柱，流動(dòng)相：37mM硫酸水溶液，流速1.0 mL·min-1，柱溫30℃，進(jìn)樣量20μL。

1.4.2 進(jìn)樣分析

按1.3的條件溶解樣品并定容，此時(shí)鈣離子會(huì)產(chǎn)生硫酸鈣沉淀或少量雜質(zhì)硫酸鎂沉淀。靜置，用過濾器取上層清液進(jìn)樣分析。測試的色譜圖見圖1。

圖1 分離樣品的色譜圖Fig.1 Chromatogram of samples

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜柱及淋洗液的選擇

本實(shí)驗(yàn)選擇Dionex IonPac CS16色譜柱作為同時(shí)測定水溶液中氫、鈣、鎂和三價(jià)金屬鋁離子的分離柱。該色譜柱的填料采用乙基乙烯基苯與55%的二乙烯基苯交聯(lián)，屬于親水性的羧酸基團(tuán)，不受酸性的影響，是高容量、接枝型羧基功能基的弱酸陽離子交換柱，因此使用Dionex IonPacCS16分離柱時(shí)，可以采用等度淋洗，一次進(jìn)樣，同時(shí)分離堿金屬、堿土金屬離子和三價(jià)金屬離子。

選用離子色譜通用的淋洗液甲基磺酸作為流動(dòng)相時(shí)，鋁離子無法被洗脫；選用硝酸溶液作為流動(dòng)相時(shí)，鋁離子和鈣離子無法分離；選用硫酸溶液作為淋洗液時(shí)，鋁離子、鈣離子和少量雜質(zhì)鎂均能完全分離。

2.2 精密度的測定

將1.2中配制的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，按1.4.1的色譜條件進(jìn)行分析，測試結(jié)果見表1。

表1 方法的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限Table 1 Linear range, regression equations, correlation coefficient and detection limit

以峰面積A對標(biāo)準(zhǔn)濃度C進(jìn)行分析，在0.119～5.948g·L-1范圍內(nèi)，各組分的線性關(guān)系均良好，檢出限采用3倍信噪比進(jìn)行計(jì)算。

2.3 準(zhǔn)確度的測定及樣品處理

盡管此色譜柱能完全分離樣品中的鈣、鋁及少量雜質(zhì)鎂，但測定鈣鎂的含量時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏差。這是因?yàn)橐粤蛩釣榱鲃?dòng)相時(shí)，鈣鎂濃度過高會(huì)產(chǎn)生硫酸鈣和硫酸鎂沉淀，故本法不適合于常規(guī)鈣鎂含量的測定。對于鋁，若其濃度過低，待測物的色譜峰太小，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算產(chǎn)生很大誤差，故本法的示差拆光檢測器要求待測離子濃度不能低于0.1g·L-1。

采用加標(biāo)回收法，分別對鋁含量為5.948g、0.5948、0.1190g·L-1的 3個(gè)濃度進(jìn)行回收實(shí)驗(yàn)，測得回收率為95.4%～108.9%。

3 結(jié)論

用Dionex IonPacTMCS16(5mm×250mm) 陽離子分析交換柱和CG16(5mm×50mm) 陽離子保護(hù)柱進(jìn)行分離，用配備示差拆光檢測器的高效液相色譜儀對鋁進(jìn)行常規(guī)分析，無需常規(guī)化學(xué)滴定法所需的屏蔽或比色法所需的顯色反應(yīng)，操作簡單，準(zhǔn)確度和精密度均能滿足日常分析要求。不足之處在于以強(qiáng)酸作為流動(dòng)相進(jìn)行分析測試后，整個(gè)色譜儀器系統(tǒng)需要精心維護(hù)。