電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定工業廢水中的顏料綠58

賀小雙 薛曉康 林建

（1上海化工研究院天科化工技術服務咨詢有限公司，上海200061；2上海化工研究院有限公司 檢測中心，上海200062）

引言

近些年來，隨著高分辨率液晶屏幕在電腦中越來越廣泛的應用，人們研究出了同時也可用于電視機顯示器的液晶屏幕。為實現這一技術，關鍵需要在液晶顯示器中使用具有高色純度的彩色像素濾色器。其中，在綠色像素濾色器中，通常使用一種酞菁銅結構的顏料綠36（見圖1）作為著色顏料。然而，使用中發現，顏料綠36的色彩色調及傳輸不夠好。因此，人們嘗試用鋅來替換其中心金屬銅，并開發出了一種酞菁鋅結構的顏料綠58（見圖2）。相比于顏料綠36，顏料綠58有很多優勢，比如更高的亮度和對比度，以及優良的耐熱性等[1-2]。

圖1 顏料綠36結構示意圖Figure 1 Structure diagram of C.I.Pigment Green 36.

顏料綠58，作為一種新化學物質，人們對它各方面的研究也在不斷深入。然而，由于其結構中含重金屬鋅，這類物質一旦排放不當，就可能引起土壤、地表水、地下水等的污染，進而可能會給水生生物帶來潛在的危害，甚至危及人體健康。為研究其可能對生態環境造成的危害，開發出一種測定水中顏料綠58的定量分析檢測方法是至關重要的一步。

目前，常見的重金屬元素的定量分析檢測方法包括分光光度法、原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、質譜法、高效液相色譜法、等離子體原子發射光譜法等。其中，電感耦合等離子體原子發射光譜（ICP-AES）法，既具有原子發射光譜的多元素同時測定的優點，又有很寬的線性范圍和很高的靈敏度，適用于固、液、氣態樣品的直接測定。因此電感耦合等離子體原子發射光譜（ICP-AES）法是原子光譜分析技術中應用最廣泛的一種。近年來，它不僅成為冶金、機械、地質等企業不可缺少的分析手段，而且在有機物、生化樣品的分析、環境監測以及食品安全監控等方面展示了其優越性[3-11]。

圖2 顏料綠58結構示意圖Figure 2 Structure diagram of C.I.Pigment Green 58.

已有的研究表明，顏料綠58的水溶性極差，并且具有較強的聚合性，因此，不適合用質譜法、色譜法等進行測定。采用電感耦合等離子體原子發射光譜法，研究建立了顏料綠58的定量分析方法，并取得了不錯的效果。

1 實驗部分

1.1 試劑

濃硝酸（優級純）、顏料綠58（DIC Corporation Kashima plant，Japan）、蒸餾水。

1.2 主要儀器

iCAP6300 Duo電感耦合等離子體原子發射光譜儀（ICP-AES，美國熱電公司）。

1.3 儀器測定參數

儀器的主要測定條件：沖洗泵速50 r/min，分析泵速50 r/min，泵穩定時間5.0 s，分析功率1 150 W，輔助氣流量0.5 L/min，霧化氣流量0.5 L/min，分析最大積分時間10.0 s，Zn元素分析波長202.548 nm。

1.4 樣品前處理

重金屬樣品的測定中，樣品的前處理是一個重要環節。由于顏料綠58在水中溶解性極差，因此需要預先加入助溶試劑進行溶解。經實驗，最后選取了濃硝酸，成功地使樣品全部溶解。

1.5 制備標準工作溶液

準確稱取標準樣品0.103 3 g于燒瓶中，加入20 m L濃硝酸煮沸至溶液透明，待溶液冷卻，轉移至250 m L容量瓶中，加入蒸餾水定容，搖勻，此溶液作為標準儲備溶液，濃度413.2 mg/L。

加適量蒸餾水，將儲備溶液依次稀釋20、50、200、400、1 000 倍，制備成濃度分別為20.66、8.264、2.066、1.033、0.4132 mg/L的系列標準工作溶液。

2 結果與討論

2.1 儀器工作條件的選擇

電感耦合等離子體原子發射光譜儀的工作參數較多，其中等離子體的射頻功率，輔助氣流量以及霧化器流量等的大小對分析性能有明顯的影響。通過提高射頻功率，可以增強信號，但同時儀器噪音也會變強。經調試，選取1 150 W作為分析功率。另外，輔助氣流量影響樣品的吸出速率，通過增大流量可以提高進入等離子體的待測元素量，進而增加信號強度，但是輔助氣流量過大會稀釋樣品。經調試，選取0.5 L/min作為輔助氣流量。另一方面，增大霧化器流量，則會降低待測元素強度，經調試，選取0.5 L/min作為霧化氣流量。

元素分析波長的選擇是否合適，會直接影響檢測結果準確度，選擇依據在于使共存譜線干擾小，檢出限低，靈敏度高。原則上，選取儀器推薦的元素最高靈敏線作為分析波長。實驗中選取202.548 nm作為分析波長。

2.2 線性與線性范圍

按照實驗方法，配制系列標準工作溶液，在設定的儀器工作條件下使用標準溶液依次進樣檢測。以質量濃度為橫坐標X，以信號強度為縱坐標Y，繪制標準曲線。測定結果見表1，線性校準曲線見圖3。

表1 線性測定結果Table 1 Linear testing results

圖3 線性校準曲線Figure 3 Linear calibration curve.

根據表1和圖3的結果，在選定的儀器工作條件下，光譜強度對標準溶液濃度的線性回歸方程為y=150.35+1 931.9x，線性相關系數為1，線性響應關系良好，滿足定量分析要求。

2.3 方法檢出限

將空白溶液連續進樣，平行測定10次，并根據平行測定結果，計算出標準偏差σ，然后以3倍標準偏差計算（3σ），得出檢出限濃度為3.0×10-3mg/L。

2.4 方法精密度測定

在選定的儀器工作條件下，選取三組濃度分別為0.413 2、2.066、20.66 mg/L的標準溶液，連續進樣，分別平行測定6次，計算其相對標準偏差，結果見表2。

表2 精密度測定結果Table 2 Precision testing results(n=6)

由表2可知，低濃度溶液的相對偏差值較大，高濃度溶液的相對偏差值較小。三組濃度溶液的相對標準偏差均小于3%，表明方法的系統精密度良好。

2.5 方法準確度測定

在選定的儀器測定條件下，分別添加三個濃度梯度1.009、2.018、8.072 mg/L的標準溶液，作為加標回收實驗溶液1#、溶液2#、溶液3#進行加標回收實驗，每次進樣，先測空白溶液，再測加標溶液，每個濃度重復測定兩次，取平均值進行加標回收率計算。結果如表3所示。

表3 加標回收實驗Table 3 Testing results of recovery rate /(mg·L-1)

根據表3可知，三組濃度的加標回收率分別為96.8%、103%和97.8%，均在95.0%～105%，表明方法的準確度較高。

3 結語

通過添加濃硝酸溶解顏料綠58，建立了電感耦合等離子體原子發射光譜法測定水中顏料綠58的定量分析方法。經方法學驗證，檢出限為3.0×10-3mg/L，相對標準偏差小于3%，加標回收率在95.0%～105%，結果令人滿意。研究結果表明，本方法樣品前處理簡單，線性范圍寬，準確度和精密度均達到分析化學的要求，建立的方法適合顏料綠58的定量分析。

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