楊景峰，王 寧，宋學(xué)文

(天津大沽化工股份有限公司 天津 300455)

電感耦合等離子體發(fā)射光譜測(cè)定高純鹽酸中鐵的含量

楊景峰，王 寧，宋學(xué)文

(天津大沽化工股份有限公司 天津 300455)

ICP—OES(電感耦合等離子發(fā)射光譜)因其分析速度快、分析元素種類多、線性范圍寬、化學(xué)干擾少等優(yōu)良特性，被越來(lái)越多的行業(yè)所采用。介紹了使用 ICP—OES測(cè)定天津大沽化工股份有限公司生產(chǎn)的高純鹽酸中的痕量鐵，結(jié)果令人滿意。最后，對(duì)ICP—OES維護(hù)與保養(yǎng)的要點(diǎn)進(jìn)行了說(shuō)明。

ICP 鐵 測(cè)定

0 引 言

原子發(fā)射光譜分析是根據(jù)原子發(fā)射的光譜來(lái)測(cè)定物質(zhì)化學(xué)組分的方法。當(dāng)原子受到外界能量作用時(shí)(如熱能、電能等)獲得能量，使其中外層的電子激發(fā)；處在激發(fā)態(tài)的原子不穩(wěn)定，要釋放出多余的能量，這種能量以電磁波的形式輻射出去。能量可用下式表示：

對(duì)于特定元素的原子可產(chǎn)生一系列不同波長(zhǎng)的特征譜線，這些譜線按照一定順序排列且保持一定的強(qiáng)度比例。光譜分析就是識(shí)別這些元素的特征光譜來(lái)鑒別元素的存在，又可利用這些譜線的強(qiáng)度來(lái)測(cè)定元素的含量。

ICP—OES(Inductively Coupled Plasma Emission Spectrum，電感耦合等離子發(fā)射光譜)是一種新型的光源，一般由高頻發(fā)生器、等離子體炬管和霧化器組成。它的原理是利用氣體電離成等離子體，產(chǎn)生極高的工作溫度，把樣品中的待測(cè)元素激發(fā)。其等離子體形成的過(guò)程如圖1所示：

① Tesla線圈—高頻交變電流—交變感應(yīng)磁場(chǎng)；②火花—?dú)鍤狻獨(dú)怏w電離—少量電荷—互相碰撞—雪崩現(xiàn)象—大量載流子；③數(shù)百安極高感應(yīng)電流(渦電流)—瞬間加熱—到10,000,K—等離子體—內(nèi)管通入氬氣形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)樣品通道—樣品蒸發(fā)、原子化、激發(fā)。

與原子吸收方法相比，ICP—OES法測(cè)定樣品快速，能同時(shí)測(cè)定多個(gè)元素，儀器開(kāi)機(jī)后待其穩(wěn)定就能立刻開(kāi)始工作，結(jié)果無(wú)顯著性差異。而原子吸收法只能一次測(cè)定一種元素，且測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng)，要測(cè)試多種元素時(shí)，必須準(zhǔn)備相應(yīng)的元素?zé)簦荒荛_(kāi)機(jī)之后馬上測(cè)試樣品，須待元素?zé)舴€(wěn)定。與分光光度法相比，ICP—OES法快速，樣品前處理簡(jiǎn)單，引入干擾的幾率較小，檢測(cè)限優(yōu)于光度法，結(jié)果重現(xiàn)性好。

基于以上的優(yōu)越特性，ICP—OES廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，擁有強(qiáng)大的適應(yīng)性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器設(shè)備

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：Varian 715-ES ICP-OES瓦里安公司。

純水機(jī)：M illi-Q M illipore公司。

循環(huán)水冷卻器：LabTech SH150-1000 北京萊伯泰科儀器有限公司。

1.2 試劑耗材

鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液 1,000,μg/m L，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所。優(yōu)級(jí)純鹽酸，天津市化學(xué)試劑一廠。質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99.99%的高純氬氣，天津市近代福利氣體廠。由 M illipore純水機(jī)生產(chǎn)的高純水。

1.3 儀器條件(見(jiàn)表1)

表1 儀器工作條件Tab.1 Operating conditions

1.4 樣品導(dǎo)入?yún)?shù)設(shè)置(見(jiàn)表2)

表2 樣品導(dǎo)入?yún)?shù)設(shè)置表Tab.2 Parameter setting for leading-in of samp les

1.5 測(cè)試方法選擇

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為了避免因?yàn)轱柡望}水與無(wú)離子水基體不同而產(chǎn)生誤差，選擇標(biāo)準(zhǔn)加入法。

1.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

在設(shè)置好的儀器條件下，以樣品鹽酸稀釋5倍為空白，配置鐵含量為 60,μg/L、80,μg/L、100,μg/L 的工作曲線，見(jiàn)圖2、3。

圖2 Fe 波長(zhǎng)234.350,nm標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2 Standard curve of Fe at a wavelength of 234.350,nm

圖3 Fe 波長(zhǎng)238.304,nm標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.3 Standard curve of Fe at a wavelength of 238.304,nm

1.7 樣品測(cè)定

取高純鹽酸樣品20,m L，用超純水稀釋至100,m L，混合均勻，上機(jī)測(cè)試。

2 結(jié)果討論

從電解分廠分別取樣，測(cè)試結(jié)果如表3所示：

表3 測(cè)試結(jié)果(單位：μg/L)Tab.3 Test results(Unit：μg/L)

樣品的重復(fù)性與再現(xiàn)性都令人滿意，本方法能夠滿足我公司高純鹽酸測(cè)試的要求。

3.1 CP-OES的維護(hù)與保養(yǎng)

對(duì)不同樣品應(yīng)選取不同的分析方法，方法所選用的標(biāo)準(zhǔn)工作液也應(yīng)與待測(cè)樣品有相近的物理化學(xué)性能。例如，測(cè)定我廠的飽和鹽水時(shí)，就不能選用標(biāo)準(zhǔn)曲線法，而只能以樣品為空白加入標(biāo)準(zhǔn)液的方法。因?yàn)轱柡望}水的粘度、密度、蒸發(fā)曲線都和水溶液有較大的不同，測(cè)定出的結(jié)果可能完全不符合預(yù)期值。

ICP—OES上的炬管、霧化器、石英墊片等部件要保持清潔。在測(cè)定我公司的飽和鹽水后，炬管上出現(xiàn)結(jié)鹽，嚴(yán)重時(shí)能堵塞其中心管，造成樣品不能輸送到激發(fā)區(qū)域。炬管上結(jié)鹽后要及時(shí)清洗，具體方法是將其置于王水中煮沸，然后用無(wú)離子水沖洗干凈，自然風(fēng)干，不能用濾紙或脫脂棉擦拭，避免炬管受力不均破裂。霧化器的清洗方法與炬管不同。測(cè)試完畢后將霧化器取下拆開(kāi)，置于盛有無(wú)離子水的超聲波清洗機(jī)中，加入1%,表面活性劑，超聲振蕩數(shù)小時(shí)；取出，用去離子水沖洗其內(nèi)外表面。注意在清洗的時(shí)候，手不能接觸霧化器內(nèi)表面，也不能用其他柔軟材質(zhì)擦拭。石英墊片的清洗方法同炬管。炬管和石英墊片在重新安裝上 ICP—OES之前必須完全干燥，以免點(diǎn)火時(shí)水汽存在造成點(diǎn)火線圈損壞。工作時(shí)盡量避免測(cè)試高鹽分的樣品，如果不能，則要把高鹽分的樣品稀釋，最大程度地延長(zhǎng)炬管等部件的使用壽命。

在使用該 ICP—OES時(shí)曾經(jīng)遇到儀器一切正常，但就是點(diǎn)不著火的情況。經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)，從氣瓶到機(jī)器的氬氣管路很長(zhǎng)，而且大部分暴露于室外，由于冬天的晝夜溫差較大，管路內(nèi)氬氣中含有的微量水凝結(jié)，點(diǎn)火線圈遇有水汽不能正常放電，從而導(dǎo)致了機(jī)器點(diǎn)火失敗。解決辦法是按照點(diǎn)火順序開(kāi)機(jī)點(diǎn)火，但是關(guān)閉高壓點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，運(yùn)行一次點(diǎn)火程序，將氣路中的這部分氬氣排掉。然后再合上高壓點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，點(diǎn)火測(cè)試樣品。

ICP—OES的點(diǎn)火線圈經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用，其表面會(huì)有積碳現(xiàn)象，如不清洗會(huì)導(dǎo)致線圈間放電損壞。用脫脂棉蘸少許CCl4擦拭線圈，并且調(diào)節(jié)線圈各圈之間的距離?！?/p>

［1］ 朱明華. 儀器分析[M]. 3版，北京：高等教育出版社，2000.

［2］ 張其根，陳星. 電感耦合等離子體光譜法測(cè)定二次精制鹽水[J]. 氯堿工業(yè)，2002(6)：37-38.

［3］ 李海峰. ICP—OES信號(hào)漂移的時(shí)間函數(shù)校正研究[J].中國(guó)測(cè)試，2009，35(2)：11-13.

［4］ 李素媛，楊平. 原子發(fā)射光譜分析高純鹽酸中的金屬雜質(zhì)[C]. 第二屆ICP用戶會(huì)論文集.

［5］ 王寧，楊景峰，宋學(xué)文. ICP-OES法測(cè)定二次鹽水中鈣、鎂、鐵含量[J]. 天津化工，2012，26(4)：54-56.

Determ ination of Iron in High Purity Hydrochloric Acid by Inductively Coupled Plasma Em ission Spectrometry

YANG Jingfeng，WANG Ning，SONG Xuewen
(Tianjin Dagu Chemical Co.，Ltd.，Tianjin 300455，China)

ICP-OES(Inductively Coupled Plasma Em ission Spectrum)has been applied inmore and more industries due to its high analysis speed，w ide range of elements，w ide linear range and little chem ical interferences．This paper presents results of the determ ination of trace iron in high purity hydrochloric acid by ICP-OES in Tianjin Dagu Chem ical Co.，Ltd．a(chǎn)nd it was proved that the results are satisfactory．In the end，maintenance of the ICP-OE machine was described.

ICP；iron；determ ination

TQ111.3

：A

：1006-8945(2015)10-0018-02

2015-09-08