测定氢氧化钠中金属离子
1. 前言
随着科学技术的发展，分析化学在方法和技术上都发生了日新月异的变化，分析仪器不断更新，先进仪器普遍使用，在采用离子膜技术制碱的氯碱企业，电感耦合等离子发射光谱仪（ICP）已成为必备和常用分析仪器，然而其用途大多只是用来测定二次盐水中的金属离子，其强大的功能和高效、快速、准确、灵敏的性能远未得到充分发挥和应用，仪器价格高、使用率低造成的浪费是显而易见的，因此本人通过一些实验，探索了ICP在离子膜法氢氧化钠产品分析中的应用，得到了满意的效果，为ICP在氯碱化工中得到更广泛的应用提供了一些思路。
本次实验的主要内容为：
a.对样品的前处理（ ICP仪不允许碱性样品直接进样）； b.ICP分析仪方法的建立； c.方法准确度实验
d. 与国标方法对照实验。
2. 实验部分
2.1 仪器： IRRS Intrepid Ⅱ XSP型全谱直读等离子发射光谱仪 2.2试剂： a. 高纯盐酸
．
b.超纯水：电阻率18.2MΩcm。
c.钙、铁、二氧化硅、铝、铜浓度分别为100μg/ml由国家标准物质研究中心提供。 d..容量瓶：250ml；100ml (聚乙烯) e移液管：25ml (聚乙烯) f.烧杯：500ml (聚乙烯) 2.3 操作步骤： 2.3.1 仪器条件的确定：
ICP工作参数包括高频发生器的功率，等离子气体流量，辅助气流量，蠕动泵转速等。参数的确定只能通过试验进行，不同样品背景，元素种类及含量范围等都会对待测元素的谱峰产生影响，通过反复试验和数据综合，确定仪器的工作条件为：高频发生器的功率为1250w，载气（雾化器）流量1.0L/min,辅助气流量1.5L/min,等离子气流量1.0L/min,，进样量1.48ml/min.。
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2.3.2样品预处理过程：
因碱性样品不能直接进入ICP进行测试，在样品测试前必须对样品进行酸碱中和，在样品处理过程中，要进行酸的选择，酸的种类和浓度会对元素的测定产生影响。硫酸和磷酸，由于密度，粘度及表面张力的影响，在样品中一定要进行基体匹配，而盐酸和硝酸的影响比较轻微可忽略。[1]所以在样品处理中选用高纯盐酸。用已知质量干燥、洁净的称量瓶，迅速从样品瓶中移取固体氢氧化钠36g±1g或液体氢氧化钠50g±1g（精确至0.01g）。将已称取的样品加入少量高纯水置于500mL氯乙烯烧杯中，用高纯盐酸将试样调节至PH≈7；加入到250mL聚乙烯容量瓶，冷却至室温后用高纯水稀释到刻度，摇匀。
2.3.3 标准溶液的配制：将钙、铁、二氧化硅、铝、铜配制为5μg/ml混标。 2.3.4 用标准加入法进行测试：
样品1：吸取2.2.2待测样品25ml加入到100ml容量瓶中，加高纯盐酸0.5ml,用高纯水稀释至刻度。
样品 2：移取钙、铁、二氧化硅、铝、铜、混标2ml至100ml容量瓶中，加入高纯
盐酸0.5ml,待测样品25ml,用高纯水稀释至刻度。
样品3：移取钙、铁、二氧化硅、铝、铜、混标4ml至100ml容量瓶中，加入高纯盐
酸0.5ml,待测样品25ml,用高纯水稀释至刻度。
2.3.5.分析结果的计算：
Xi(%)==[( Xi×250×10ˉ6)/m] ×100
Xi：各元素的ICP测定值 μg/ml；
250 ：容量瓶体积 ml； m ：试样质量 g 。
其中：CaO(%)==1.4×Ca % (1.4 ：钙换算为氧化钙的系数)
Fe2O3 (%)==1.43×Fe % (1.43 ：铁换算为三氧化二铁的系数) Al2O3 (%)==1.89×Al % (1.89 ：铝换算为三氧化二铝的系数) 2.4分析方法准确度实验：
为评价方法的准确度，进行了试样回收试验与国标方法对照试验。在各待测元素线性范围内，对样品进行回收率测试，测试方法分别取了两组处理好的样品2.2.2分别加入了标准样品10.0μg/ml，和20.0 μg/ml， 再吸取25ml和0.5ml高纯盐酸加入100ml容量瓶中，再加入已知量的标准物质，用高纯水定容，作加标回收试验，同时按照国家标准检验法进行测定，结果见下表：
加标回收率试验
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样品 元素 本底值（μg/ml） 加标量（μg/ml）加标测量值（μg/ml） 回收率（%） 方法对照 1#： CaO 0.57 10.0 10.43 98.67 0.51 32% Fe2O3 1.3 10.0 11.1 98.23 1.0 液碱 Al2O3 0.6 10.0 11.0 103.8 0.55 SiO2 1.9 10.0 13.2 110.9 2.3 Cu 0.13 10.0 9.8 96.74 0.16 2#： CaO 0.57 20.0 20.63 100.29 0.54 32% Fe2O3 1.3 20.0 20.16 94.65 1.2 液碱 Al2O3 0.6 20.0 20.12 97.67 0.58 SiO2 1.9 20.0 24.10 110.04 2.5 Cu 0.13 20.0 20.9 103.83 0.17 3. 结论
从以上的测试数据中可看出，用本方法测定氢氧化钠中三氧化二铁，二氧化硅，三氧化二铝，钙，铜5种微量元素，其回收率为96.74%--110.9%，证明消除了样品中基体效应，共存元素干扰，光谱干扰等对测定结果的影响，由此可以认为本方法具有相当的准确性。同时与国标测定方法进行的进一步对照也验证了此方法用于测定氢氧化钠中三氧化二铁，二氧化硅，三氧化二铝，钙，铜5种微量元素是可行的。 4.实验的意义
a.等离子发射光谱仪与现行氢氧化钠分析中使用的分光光度比色法、火焰原子吸收法相比更加快洁、准确。在测定氢氧化钠中三氧化二铁，二氧化硅，三氧化二铝，铜，氧化钙时，每项分别采用分光度比色法，和火焰原子吸收法，每一测定项目均需分别进行样品测试的前处理，操作繁杂且不能同时快速检测多个元素，以上五项全部分析出来所需时间大概在8小时左右。用电感耦合等离子发射光谱仪测定以上五项时只需处理一个样品，耗时仅1小时左右，大大节省了时间和人力。且因操作步骤简化，样品检测结果的准确性提高。
b.节省了测试成本。用原有的国标方法，测定氢氧化钠中三氧化二铁，二氧化硅，三氧化二铝，铜，氧化钙时，所用试剂40多种和许多玻璃器皿。用ICP测定只需六种试剂和少量的聚乙烯器皿。
c. ICP分析仪具有环形结构，温度高，电子密度高，惰性气氛等特点，用它作为激发光源具有检出限低，线性范围广，电离和化学干扰少，准确度和精密度较高 。[2]
d.等离子发射光谱仪（ICP）的检测功能非常强大，只要能找到样品前处理的有效方法，就可以测定许多样品中大部微量金属离子成分。在具备等离子发射光谱仪的氯碱企业用ICP替代做一些传统检测有很好的应用前景，特别是在多样品多元素同时检测时更具有独特的优势。
参考文献： [1] IRIS 电感耦合等离子体原子发射培训教程
[2] ICP光谱分析应用技术 北京 北京大学出版社，1982
质检中心：孙咏梅
2007.10.
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