ICP-OES法測(cè)定堿石灰中氫氧化鈉

潘鵬 王紅松 李婷 王晨凱 石文菊

摘? ? ? 要：建立了ICP-OES法測(cè)定堿石灰中氫氧化鈉的含量，通過(guò)直接測(cè)定樣品中的鈉元素含量，間接計(jì)算獲得氫氧化鈉的準(zhǔn)確含量。樣品經(jīng)硝酸溶液超聲溶解過(guò)濾后，直接上機(jī)分析，外標(biāo)法定量。結(jié)果表明：目標(biāo)物鈉元素在0.051～20.0 mg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好（r =0.999 8），對(duì)測(cè)試過(guò)程中的鈉元素分析譜線進(jìn)行考察，并對(duì)方法的檢出限、精密度以及加標(biāo)回收率進(jìn)行了試驗(yàn)確認(rèn)。結(jié)果表明方法檢出限為0.049 g/kg，實(shí)際樣品重復(fù)檢測(cè)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.1%，加標(biāo)回收率在94.5%～102%，均滿足法規(guī)要求。該方法具有前處理簡(jiǎn)單、干擾少、測(cè)定快速、結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，可用于堿石灰中氫氧化鈉的測(cè)定。

關(guān)? 鍵? 詞：ICP-OES;堿石灰;鈉離子

中圖分類號(hào)：TQ016? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ?文章編號(hào)： 1671-0460（2019）09-2132-05

Abstract： ICP-OES was established to determine the content of sodium hydroxide in soda lime. At first， the content of sodium in the sample was directly determined， and then the accurate content of sodium hydroxide was indirectly calculated. After ultrasonic dissolution and filtration in salpeter solution， the samples were put on the machine for analysis， and the external standard method was used for quantification. The results showed that the target object sodium had a good linear relationship within 0.051～20.0 mg/L （r=0.999 8）. This method was used to investigate the analytical spectral lines of sodium in the process of testing， and the detection limit， precision and spike recovery for this method were confirmed via tests. According to the results， the detection limit was 0.049 g/kg; the relative standard deviation for duplicate detection of actual samples was 4.1%， and the spike recovery was 94.5%～102%， all of which can meet the requirements. This method has the advantages of simple preprocessing， less disturbance， rapid determination and accurate results， so it can be used for the determination of sodium hydroxide in soda lime.

Key words： ICP-OES; Soda lime; Sodium ion

堿石灰又稱為鈉石灰，呈現(xiàn)白色或米黃色，疏松多孔，是氧化鈣（CaO，大約75%）、水（H?O，大約20%）、氫氧化鈉（NaOH，大約3%）和氫氧化鉀（KOH，大約1%）的混合物。常用來(lái)做干燥劑使用，用于干燥堿性或中性氣體。堿石灰的工業(yè)生產(chǎn)通常通過(guò)將石灰石（CaCO3）在1 000 ℃左右灼燒3～4 h，將制的CaO與NaOH的濃溶液作用，在200～250 ℃下干燥制成，堿石灰中鈉離子全部來(lái)源于氫氧化鈉，測(cè)定鈉元素的含量就是測(cè)定氫氧化鈉的含量。

依據(jù)聯(lián)合國(guó)《關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書·規(guī)章范本》的要求，如果堿石灰中的氫氧化鈉含量超過(guò)4%[1]，則該堿石灰具有第8類腐蝕性，應(yīng)按照聯(lián)合國(guó)編號(hào)UN1907按照危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸，反之則可以豁免為普通貨物。因此對(duì)堿石灰中氫氧化鈉含量的準(zhǔn)確測(cè)定是確定堿石灰運(yùn)輸危險(xiǎn)性的前提，對(duì)確保堿石灰的安全運(yùn)輸具有重要意義。

本方法通過(guò)采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）測(cè)定堿石灰中鈉元素的含量，間接推算出氫氧化鈉的含量，前處理簡(jiǎn)單，測(cè)定過(guò)程快速便捷。

1? 實(shí)驗(yàn)部分

1.1標(biāo)準(zhǔn)溶液及主要試劑

1.1.1? 標(biāo)準(zhǔn)溶液

Na的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，濃度為1 000 μg/mL（介質(zhì)水），國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心生產(chǎn)。

1.1.2? 主要試劑

硝酸：優(yōu)級(jí)純（GR）;硝酸10%：量取10 mL硝酸于100 mL容量瓶中定容;硝酸銫：分析純（AR）;硝酸銫溶液（10 g/L）：稱取10 g的硝酸銫溶解于1 000 mL的一級(jí)水中定容;實(shí)驗(yàn)室用水：一級(jí)水。

1.1.3? 樣品

堿石灰：樣品為企業(yè)送檢樣品。

1.2儀器及工作條件

1.2.1ICP光譜儀

710 ICP-OES電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（德國(guó)瓦里安公司生產(chǎn)商）[2]，三通道蠕動(dòng)泵，玻璃同心霧化器，霧化室，可拆卸石英矩管，CCD檢測(cè)器，多色器和RF發(fā)生器。

1.2.2? 儀器工作條件

射頻功率為1.00 kW，等離子氣流量15 L/min，輔助氣流量1.5 L/min，霧化器壓力200 kPa，泵速15 r/min。

1.2.2實(shí)驗(yàn)室器皿

在10%的硝酸溶液中浸泡24 h處理，再用一級(jí)用水沖洗干凈備用。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1樣品前處理

采用電子天平稱取固體樣品約0.2 g，精確至0.000 1 g放置于浸泡后的聚乙烯材質(zhì)的帶蓋燒杯中（25 mL），取少量實(shí)驗(yàn)用水進(jìn)行樣品潤(rùn)濕（剛好全部潤(rùn)濕），加入1 mL的優(yōu)級(jí)純的硝酸，加蓋。放置于超聲波清洗儀中（25 ℃，高頻率）超聲1 h，待樣品全部溶解，（未全部溶解，加長(zhǎng)超聲時(shí)間）。取出樣品杯，用一級(jí)用水小心沖洗杯蓋，采用0.45 μm濾膜用注射器抽樣過(guò)濾全部轉(zhuǎn)移至50 mL聚乙烯容量瓶中，并用水定容至刻度。

1.3.2? 曲線制備

取6只聚乙烯材質(zhì)的帶塞容量瓶（50 mL），加入鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 μg/mL），再加入1 mL硝酸溶液搖勻后水質(zhì)定容。配置曲線如表1。

1.3.3? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算

基于相同的儀器條件，利用ICP-OES光譜儀測(cè)定空白，標(biāo)準(zhǔn)溶液，及樣品采用外標(biāo)法，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定樣品值[3]計(jì)算如公式（1）。

2? 結(jié)果與討論

2.1? 分析波長(zhǎng)的選擇

采用ICP-OES測(cè)定元素時(shí)，由于鈉元素對(duì)應(yīng)有6個(gè)不同的波長(zhǎng)，不同的波長(zhǎng)[4]對(duì)鈉元素的測(cè)定結(jié)果影響也不相同，實(shí)驗(yàn)考察了2.00、8.00、16.0 mg/L三種不同濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液在6個(gè)不同波長(zhǎng)下（從左往右依次波長(zhǎng)為330.237，330.298，568.263，568.821，588.995，589.592 nm），下吸收峰的響應(yīng)值以及是否存在干擾峰，具體結(jié)果如圖1-3所示。

如圖1-3所示，3種不同濃度的標(biāo)液在589.592 nm波長(zhǎng)下的響應(yīng)值大靈敏度最高且干擾峰最小。

2.2? 電離干擾

當(dāng)樣品溶液中含有鉀等易電離元素且含量較大，在儀器分析時(shí)它們大量電離會(huì)使其它元素的電離受到干擾或抑制，使得原子譜線增強(qiáng)，離子譜線減弱[5]。為了研究在堿石灰測(cè)試是否存在這種干擾，我們選擇三種不同濃度的樣品，通過(guò)對(duì)比加入電離抑制劑（硝酸銫溶液）前后的峰型和測(cè)試結(jié)果對(duì)比，來(lái)考察是否存在類似的電離干擾，具體如圖4-圖5所示。

如圖4-5所示，3種不同濃度的樣品測(cè)試液在加入硝酸銫后，響應(yīng)值前后變化不大，兩次測(cè)定的相對(duì)誤差在0.89%～2.80%之間，遠(yuǎn)小于20%的相對(duì)誤差控制要求，由此可判定該測(cè)試過(guò)程中不存在鉀離子等電離干擾，可無(wú)需添加電離抑制劑，具體測(cè)試結(jié)果表2。

2.3? 工作曲線和檢出限

將配制好的標(biāo)準(zhǔn)工作液依次進(jìn)入ICP-OES分析[6]，以鈉元素的峰型強(qiáng)度（y）對(duì)相應(yīng)的濃度（x）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線y=321 331x+24 086（相關(guān)系數(shù)r=0.999 8）（圖6）。

在相同的測(cè)定條件，連續(xù)測(cè)定空白溶液11次，根據(jù)貝塞爾公式（見(jiàn)公式（2））計(jì)算儀器的檢測(cè)限為0.051 mg/L。

DL=K×S1? ? ? ? ? ? ? ?（2）

方法檢出限的測(cè)定[7]：依據(jù)做出的儀器檢出限帶入公式（1）中，加上空白平均值得到方法檢出限為0.049 g/kg。

2.4? 精確度與準(zhǔn)確度

2.4.1? 精密度測(cè)定

為了驗(yàn)證方法的精密度，連續(xù)稱取8份待測(cè)樣品，測(cè)定樣品的平均值，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD（表3）。

2.4.2? 加標(biāo)回收率的測(cè)定

稱取待測(cè)樣品，在樣品前處理過(guò)程中對(duì)曲線的低中高三段做樣品加不同濃度的標(biāo)液[8]，分別取0.10、0.30、0.50 mL定溶于50 mL容量瓶中，加標(biāo)量濃度分別為2.00、6.00、10.0 mg/L計(jì)算回收率如表4。

根據(jù)表3和表4，測(cè)定企業(yè)送樣的8組樣品，稱取不同質(zhì)量測(cè)定結(jié)果所得相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.1%：針對(duì)3個(gè)不同濃度的加標(biāo)樣分別為2.00、6.00、10.0 mg/L（每個(gè)添加濃度平行測(cè)定3次），鈉元素的平均回收率在94.5%～102%。

3? 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)分析波長(zhǎng)的選擇，電離干擾的研究，建立了ICP-OES法測(cè)定堿石灰中氫氧化鈉的分析方法。該方法的前處理比較簡(jiǎn)單方便，儀器測(cè)定具有快速準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)[9]。RSD在4.1%精密度好，樣品在高、中、低3個(gè)加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：本方法具有較好的重復(fù)性，完全可以滿足堿石灰中強(qiáng)氧化鈉含量的快速準(zhǔn)確測(cè)定，值得推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1] 聯(lián)合國(guó). 關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書 規(guī)章范本（第十九修訂版）[M]. 聯(lián)合國(guó)，2015：235.

[2] 宋繼芳.ICP-AES法測(cè)定油田水中鉀、鈉的方法研究[J]. 現(xiàn)代儀器，2012，18：91-95.

[3] 劉倆燕，鄭志偉，彭名軍. ICP-AES測(cè)定快餐食品中鈉、鈣、鐵、鋅[J]. 中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2008，18（10）：2164-2165.

[4] 孔艷.ICP-AES法測(cè)定油田水中鉀、鈉、鈣、鎂[J]. 化學(xué)工程師，2011，2：25-27.

[5] 周慧，汪正，朱燕，李青，陳奕睿，屈海云，鄒慧君，杜一平，胡慧廉.激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定碳化硅器件中雜質(zhì)元素[J].分析化學(xué)，2014（01）.

[6] 劉金平，祁增，王亞茹，李雅萌，周柏松，楊娜，李平亞. ICP-MS測(cè)定烏蘇里瓦韋中人體必需微量元素的含量[J]. 鄭炳真，中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志，2017（09）.

[7] 謝莉，楊梅.ICP-MS測(cè)定氯化琥珀膽堿注射液的元素遷移[J]. 廣州化工， 2017（09）.

[8] 吳香姣.加標(biāo)回收率及質(zhì)量控制圖在環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保， 2016（02）.

[9] 雒虹，蔣俊平，郝輝，韓張雄.陰離子交換樹(shù)脂-活性炭動(dòng)態(tài)吸附-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定礦石中的鉑、鈀、金[J]. 當(dāng)代化工，2018（09）.