離子色譜法分析燒堿中的氯酸鹽含量

郭健 ，王海燕，崔靜

(天偉化工有限公司，新疆 石河子 832000)

離子色譜(ion chromatography,IC)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的新型液相色譜分析技術(shù)，目前已成為分析化學(xué)領(lǐng)域中發(fā)展最快的分析方法之一。氯酸鹽對電解陰陽極系統(tǒng)都會造成不同程度的危害[1]，如降低燒堿產(chǎn)品品質(zhì)、腐蝕設(shè)備管線、減少設(shè)備壽命。筆者采用離子色譜法[2]測定氯酸鹽含量，將其控制在合理范圍。

1 試驗(yàn)條件

1.1 儀器

ICS-600型離子色譜儀，配有DIOnexEGC111 KOH淋洗液自動發(fā)生器，變色龍工作站[3]，AS19型分析柱(250 mm×4 mm)；AG19 型保護(hù)柱(50 mm×4 mm)；ASRS-ULTRA II4 mm陰離子抑制器(外加水電抑制)。

1.2 色譜條件

(1)淋洗液:KOH淋洗液梯度程序列于表1中。

(2)淋洗液流量為 0.70、1.00、1.20 mL/min。

(3)進(jìn)樣體積:0.5 mL。

表1 淋洗液梯度程序Table 1 Gradient eluting procedure

1.3 試劑

氯酸鹽溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，美國進(jìn)口，質(zhì)量濃度1 000 mg/L；所用溶液均用電阻率為18.2 MΩ·cm(25 ℃) 的超純水配制。

1.4 檢測樣品

氯酸鹽樣品采自離子膜陰極總管，使用高密度聚氯乙烯瓶采集，24 h內(nèi)檢測。

檢測樣品要冷卻至室溫后使用[4]，避免樣品中包含有可能損壞儀器或者影響色譜柱/抑制器性能的成分，同時去除樣品中所包含的有可能干擾目標(biāo)離子測定的成分。

1.5 試驗(yàn)方法

按氯酸鹽離子色譜分析方法[5]：用2 mL刻度管吸取試樣2 mL到100 mL容量瓶，加水至刻度搖勻。用專用的1 mL氯酸鹽注射器，1個氫柱，1個一次性過濾網(wǎng)，吸1 mL緩慢注入色譜儀，進(jìn)行測樣。

1.6 試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算

離子色譜直接出結(jié)果，可根據(jù)式(1)進(jìn)行計(jì)算：

ρ=ρ0/10 000×50%。

(1)

其中：ρ0為離子色譜顯示的氯酸鹽的質(zhì)量濃度，mg/L；10 000為溶液稀釋的倍數(shù)。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 色譜柱流量

離子色譜是通過固定相與流動相之間化學(xué)性質(zhì)的差別，被分析物與其中一項(xiàng)發(fā)生較強(qiáng)作用，由于保留時間的不同，實(shí)現(xiàn)分離。色譜柱的分離能力與柱效有關(guān)，而柱效與流速有關(guān)，流速越慢，柱效越高。這是由于流帶慢，流動相中的被分析物可以有更多的時間與固定相作用。不過這樣會導(dǎo)致峰形的擴(kuò)散。反之，流速越快，柱效越低，被分析物與固定相作用的時間越短，這樣雖然會節(jié)省樣品分析時間，但色譜峰分離度降低甚至?xí)丿B在一起。因此，檢測樣品流速選擇十分重要。在選定的流速條件下分別進(jìn)樣，得到圖1。

圖1 氯酸鹽溶液為0.7、1.2、1.0 mL/min時的峰高對比圖Fig.1 Comparison of peak height when chlorate solution flow is 0.7, 1.2 and 1.0 mL/min respectively

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

圖1試驗(yàn)結(jié)果表明：0.70 mL/min 流速進(jìn)樣出峰時間最長; 1.20 mL/min 流速進(jìn)樣出峰時間最短;1.00 mL/min流速進(jìn)樣出峰時間居中。

在日常工作分析中，自然選擇出峰分離度好、出峰時間短、效率高的色譜柱流量條件。經(jīng)試驗(yàn)得出結(jié)論：在KOH淋洗液流速為0.70 mL/min時氯酸鹽的出峰時間為15.580 min，氯酸鹽的峰值分離效果不錯;在KOH 淋洗液流速為1.00 mL/min時氯酸鹽出峰時間為13.120 min，氯酸鹽分離效果很好;在KOH淋洗液流速為1.20 mL/min 時氯酸鹽的出峰時間為11.540 min，氯酸鹽的峰值被其他峰覆蓋不能分辨。

試驗(yàn)結(jié)果初步表明：在KOH淋洗液流速為0 .70 mL/min時，氯酸鹽分離度最好但出峰時間較長，淋洗液流速為1.00 mL/min 時，出峰時間居中而且氯酸鹽分離度依然比較好；淋洗液流速為1.20 mL/min時，出峰較快但峰值被其他峰覆蓋分離度不好，所以初步認(rèn)定當(dāng)KOH淋洗液流速為1.00 mL/min時樣品檢測條件最優(yōu)。

3 線性相關(guān)系數(shù)和精度

3.1 精度

在要求的色譜條件下，對同一氯酸鹽樣品溶液進(jìn)行多次重復(fù)測定所得數(shù)據(jù)為0.000 20%、0.000 22%、0.000 18%、0.000 21%、0.000 23%，計(jì)算得平均值為0.000 208%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為 0.31%。

3.2 線性相關(guān)系數(shù)

分別配制 6個 0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0氯酸鹽與內(nèi)標(biāo)物不同質(zhì)量比的溶液進(jìn)行測定，組峰名稱為“組分1”，校正類型為Lin、Wit，評估類型為峰面積，數(shù)據(jù)點(diǎn)為6個，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.050 2%，判定系統(tǒng)為0.999 34，截距為-0.001 1，斜率為0.041 1，曲率為0。以質(zhì)量比(Wp/Wi)為橫坐標(biāo)，峰面積比(Ap/Ai)為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到線性相關(guān)系數(shù)為 0.999 34，曲線性良好。

3.3 實(shí)際樣品測定及加標(biāo)回收率

采用該法對堿中氯酸鹽測得并加標(biāo)回收結(jié)果，氯酸鹽檢測結(jié)果及加標(biāo)回收結(jié)果見表2。

表2 氯酸鹽實(shí)際樣品檢測結(jié)果及加標(biāo)回收結(jié)果Table 2 Determination results ofchlorate sample and recovery

試驗(yàn)結(jié)果證明：樣品氯酸鹽的加標(biāo)回收率在100.49% ～ 100.98% 。

4 結(jié)語

在測定堿中氯酸鹽的試驗(yàn)中，離子色譜法靈敏度高、選擇性好，測定樣品用時短、方法簡便，可同時分析樣品中多種陰離子的含量，可自動進(jìn)樣，且所需樣品量少，大大減少了工作量，提高了工作效率，對人體沒有任何傷害；但是分析成本略高。