電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定硫酸鋅產(chǎn)品中6種痕量元素

黃康利，袁 齊，林濱鈺

(廣東省韶關(guān)市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所，廣東 韶關(guān) 512023)

硫酸鋅是一種重要的化工原料，廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥以及食品添加劑等各個(gè)領(lǐng)域[1]，然而由于原料復(fù)雜、技術(shù)工藝水平的不足，所生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品中通常含有鉛、鐵、錳、鎘、鉻、砷等雜質(zhì)元素。隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的逐步飽和，高質(zhì)量硫酸鋅產(chǎn)品開(kāi)始謀求海外拓展市場(chǎng)，因此需要尋找一種高效快捷、精確的檢測(cè)硫酸鋅產(chǎn)品方法。目前，國(guó)內(nèi)外硫酸鋅產(chǎn)品中雜質(zhì)元素的檢測(cè)方法主要有：原子吸收光譜法、極譜法、分光光度法、石墨爐原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、電感耦合等離子發(fā)射光譜法等。這些方法要么樣品預(yù)處理繁瑣，流程冗長(zhǎng)，要么需要進(jìn)行分離富集，要么不能多元素同時(shí)測(cè)定。近年來(lái)，電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)技術(shù)發(fā)展十分迅速，是國(guó)際上公認(rèn)的最強(qiáng)有力的元素分析技術(shù)之一，但如何消除基體的干擾一直是ICP-MS應(yīng)用的難點(diǎn)[2-5]。本文將ICP-MS的分析方法引入到硫酸鋅產(chǎn)品中雜質(zhì)元素的測(cè)定，采用稀釋法和內(nèi)標(biāo)法克服基體效應(yīng)，建立一種高效、準(zhǔn)確的測(cè)量硫酸鋅產(chǎn)品中雜質(zhì)元素的分析方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)主要儀器和試劑

電子天平：METTLERAE200；超純水機(jī)Milli-Q Reference、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)：布魯克AuroraM90；原子吸收分光光譜儀：ContrAA700；原子熒光光譜儀：海光AFS-9700。

主要試劑：硝酸(UP級(jí))；Cr、Fe、Pb、Cd、Mn、As單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(鋼鐵研究總院)：1000 mg/L；內(nèi)標(biāo)溶液：10mg/L的Rh、Re溶液，以1%HNO3為介質(zhì)，由單標(biāo)儲(chǔ)備液1000mg/L(鋼鐵研究總院)配制；高純氬氣(純度不低于99.999%)。

1.2 儀器工作條件

在測(cè)量樣品前，采用設(shè)備調(diào)諧液對(duì)設(shè)備的工作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 等離子體質(zhì)譜儀工作參數(shù)Table 1 Working conditions of ICP-MS

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

稱(chēng)取0.2500 g硫酸鋅樣品于200 mL聚四氟乙烯燒杯中，加少量水潤(rùn)濕，加入15mL(1+2)HNO3，在電熱板上低溫加熱溶解，冷卻后用超純水定容至100 mL聚四氟乙烯容量瓶，搖勻。在最優(yōu)條件下用ICP-MS測(cè)定6種痕量元素，同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用到的器皿均為聚四氟乙烯材質(zhì)，用5%優(yōu)級(jí)純的HNO3浸泡6～8 h后，再用超純水沖洗三遍，方可使用。

2 結(jié)果與討論

2.1 測(cè)定同位素的選擇

ICP-MS測(cè)定硫酸鋅樣品中Pb、Fe、Mn、Cd、Cr、As時(shí)，As、Mn的同位素均只有1個(gè)且不受其他元素干擾，即75As和55Mn；208Pb、56Fe、52Cr均為Pb、Fe、Cr的同位素中既不受其他元素干擾，豐度又最高，Cd的同位素較多，豐度較大的同位素有5個(gè)，110Cd、111Cd、112Cd、113Cd、114Cd，試驗(yàn)選擇111Cd，其中110Cd、112Cd、113Cd、114Cd分別受到110Pd、112Sn、113In、114Sn的干擾，因此選擇不受干擾的111Cd。

2.2 基體效應(yīng)

硫酸鋅樣品中，高濃度的Zn元素基體效應(yīng)很難被量化和消除，且高濃度的基體元素將導(dǎo)致采樣錐堵塞，使儀器的分析精度變差，影響測(cè)定結(jié)果[6]。謝華林指出[7]，當(dāng)鋅基體的含量在5 mg/L以下時(shí)，Cr、Fe、Pb、Cd、Mn等元素的信號(hào)均沒(méi)有太大的改變，當(dāng)鋅基體達(dá)到100 mg/L時(shí)這些元素的信號(hào)幾乎都會(huì)會(huì)受到鋅基體的影響。在硫酸鋅產(chǎn)品中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大約為23%，為消除基體影響，試驗(yàn)選擇稀釋法和內(nèi)標(biāo)法。具體表現(xiàn)為將測(cè)量液中鋅的含量稀釋至50 mg/L左右，并選用Rh、Re內(nèi)標(biāo)元素對(duì)待測(cè)元素進(jìn)行校正，其中Rh校正Fe、Mn、Cd、Cr、As，Re用來(lái)校正Pb。

2.3 方法檢出限

在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件下，繪制待測(cè)元素校準(zhǔn)曲線，相關(guān)系數(shù)均在0.9950以上。對(duì)樣品的鋅基空白液連續(xù)測(cè)量11次，按公式DL=χB+3σB計(jì)算檢出限，其中χB為平均空白值，σB為空白值標(biāo)準(zhǔn)偏差，得到各元素的檢出限D(zhuǎn)L分別如下：鉛為0.02μg/L，鐵為0.25μg/L，錳為0.18μg/L，鎘為0.15μg/L，鉻為0.09μg/L，砷為0.12μg/L。

2.4 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差與回收率

由于缺乏硫酸鋅標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，本試驗(yàn)選用一種工業(yè)級(jí)硫酸鋅樣品，按照實(shí)驗(yàn)方法對(duì)硫酸鋅樣品中的6種痕量元素進(jìn)行測(cè)定，進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，并與AAS[8]、AFS[9]的方法進(jìn)行比對(duì)，考察方法的精密度和準(zhǔn)確度，結(jié)果如表2。

表2 樣品分析結(jié)果Table 2 Analytical results of Zinc sulphate

3 結(jié)論

本文采用ICP-MS法測(cè)定了硫酸鋅產(chǎn)品中鉛、鐵、錳、鎘、鉻、砷6種痕量元素，通過(guò)優(yōu)化儀器參數(shù)、選擇合適同位素消除基體干擾，能夠不經(jīng)分離富集直接測(cè)定硫酸鋅產(chǎn)品中6種雜質(zhì)元素的含量，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.3%～10.4%之間，加標(biāo)回收率在93.0%～106.1%之間，此方法快速、準(zhǔn)確、檢出限低、靈敏度高。