電感耦合等離子體發(fā)射光譜測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)

電感耦合等離子體發(fā)射光譜測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，被越來越多的行業(yè)所采用。介紹了使用 ICP—OES測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ICP—OES維護(hù)與保養(yǎng)的要點進(jìn)行了說明。

ICP 鐵 測定

0 引 言

原子發(fā)射光譜分析是根據(jù)原子發(fā)射的光譜來測定物質(zhì)化學(xué)組分的方法。當(dāng)原子受到外界能量作用時(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：

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

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，把樣品中的待測元素激發(fā)。其等離子體形成的過程如圖1所示：

① Tesla線圈—高頻交變電流—交變感應(yīng)磁場；②火花—氬氣—氣體電離—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法測定樣品快速，能同時測定多個元素，儀器開機后待其穩(wěn)定就能立刻開始工作，結(jié)果無顯著性差異。而原子吸收法只能一次測定一種元素，且測試時間較長，要測試多種元素時，必須準(zhǔn)備相應(yīng)的元素?zé)簦荒荛_機之后馬上測試樣品，須待元素?zé)舴€(wěn)定。與分光光度法相比，ICP—OES法快速，樣品前處理簡單，引入干擾的幾率較小，檢測限優(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)用于各個行業(yè)，擁有強大的適應(yīng)性。

1 實驗部分

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：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純水機生產(chǎn)的高純水。

1.3 儀器條件(見表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 測試方法選擇

在實驗過程中，為了避免因為飽和鹽水與無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，見圖2、3。

圖2 Fe 波長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，上機測試。

2 結(jié)果討論

從電解分廠分別取樣，測試結(jié)果如表3所示：

表3 測試結(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試的要求。

3.1 CP-OES的維護(hù)與保養(yǎng)

對不同樣品應(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)與待測樣品有相近的物理化學(xué)性能。例如，測定我廠的飽和鹽水時，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。因為飽和鹽水的粘度、密度、蒸發(fā)曲線都和水溶液有較大的不同，測定出的結(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。在測定我公司的飽和鹽水后，炬管上出現(xiàn)結(jié)鹽，嚴(yán)重時能堵塞其中心管，造成樣品不能輸送到激發(fā)區(qū)域。炬管上結(jié)鹽后要及時清洗，具體方法是將其置于王水中煮沸，然后用無離子水沖洗干凈，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。測試完畢后將霧化器取下拆開，置于盛有無離子水的超聲波清洗機中，加入1%,表面活性劑，超聲振蕩數(shù)小時；取出，用去離子水沖洗其內(nèi)外表面。注意在清洗的時候，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，以免點火時水汽存在造成點火線圈損壞。工作時盡量避免測試高鹽分的樣品，如果不能，則要把高鹽分的樣品稀釋，最大程度地延長炬管等部件的使用壽命。

在使用該 ICP—OES時曾經(jīng)遇到儀器一切正常，但就是點不著火的情況。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，從氣瓶到機器的氬氣管路很長，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)，點火線圈遇有水汽不能正常放電，從而導(dǎo)致了機器點火失敗。解決辦法是按照點火順序開機點火，但是關(guān)閉高壓點火開關(guān)，運行一次點火程序，將氣路中的這部分氬氣排掉。然后再合上高壓點火開關(guān)，點火測試樣品。

ICP—OES的點火線圈經(jīng)過長時間使用，其表面會有積碳現(xiàn)象，如不清洗會導(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。■

［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信號漂移的時間函數(shù)校正研究[J].中國測試，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用戶會論文集.

［5］ 王寧，楊景峰，宋學(xué)文. ICP-OES法測定二次鹽水中鈣、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