電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定鹽酸中硅含量

許醉笑

（江蘇賽孚士生物技術(shù)有限公司，江蘇 泰州 225300）

鹽酸是重要的無(wú)機(jī)化工原料，廣泛用于染料、醫(yī)藥、食品、印染、皮革和冶金等行業(yè)。純鹽酸為無(wú)色有刺激性臭味的液體，當(dāng)有雜質(zhì)時(shí)呈微黃色。鐵、銅和砷等雜質(zhì)離子的存在會(huì)影響鹽酸的品質(zhì)，因此在鹽酸制造工業(yè)中，雜質(zhì)離子是重要的控制指標(biāo)。硅在自然界的廣泛分布，也成了鹽酸制造業(yè)關(guān)注的指標(biāo)。傳統(tǒng)硅的測(cè)定方法主要有稱量法、硅氟酸鉀容量法和光度法等，但其操作繁瑣，分析周期較長(zhǎng)[1]。電感耦和等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES）具有干擾水平低、精密度好和線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于不同基質(zhì)中的硅含量測(cè)定[2-4]。因此本研究建立1 種采用ICPAES 測(cè)定鹽酸中的微量硅含量的方法，以期為企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制和質(zhì)檢機(jī)構(gòu)分析提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

ICP-AES，ICPE-9000。

硅標(biāo)準(zhǔn)溶液，質(zhì)量濃度100 mg/L；鹽酸，優(yōu)級(jí)純；高純水。

1.2 儀器工作條件

高頻功率：1.2 kW。氣體體積流量：等離子體10.00 L/min，輔助氣0.60 L/min，載氣0.70 L/min；曝光時(shí)間：30 s；靈敏度：寬范圍；觀測(cè)方向：軸向。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

分別移取質(zhì)量濃度100 mg/L 的硅標(biāo)準(zhǔn)溶液0、0.05、0.1、0.5、1.0、5.0 mL 于6 個(gè)不同的100 mL容量瓶中，加入1 mL 鹽酸溶液，用高純水定容，質(zhì)量濃度分別為0、0.05、0.1、0.5、1.0、5.0 mg/L。

1.3.2 試樣的測(cè)定

移取8 mL 樣品于裝有水的容量瓶中，準(zhǔn)確稱量（精確至0.1 mg），定容至50 mL。同時(shí)做空白。

根據(jù)所選用的ICP-OES發(fā)射光譜儀，分別對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液和試驗(yàn)溶液中的硅進(jìn)行掃描。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液中硅的譜線強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)溶液中硅的質(zhì)量濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，由試樣中譜線強(qiáng)度查出其質(zhì)量濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 分析譜線的選擇

在ICP-OES 分析中經(jīng)常遇到復(fù)雜的光譜干擾，每一個(gè)元素都有多個(gè)譜線可以供選擇。本實(shí)驗(yàn)中，硅的待選譜線的波長(zhǎng)有212.412、251.611、288.158 nm 3條，因此在選擇時(shí)選擇靈敏度高、干擾少的譜線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Si 288.158 nm 的譜線峰左右對(duì)稱，背景小基體效應(yīng)小、背景干擾少且穩(wěn)定，所以分析時(shí)，選擇硅的分析譜線波長(zhǎng)為288.158 nm。

2.2 酸度的影響

為考察酸度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，分別以質(zhì)量分?jǐn)?shù)0%、5%、10%、15%、20%、25%的鹽酸配制硅的質(zhì)量濃度1 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用ICPOES測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 酸度的影響Fig 1 Effect of hydrochloric acid concentration

由圖1可以看出，酸度對(duì)硅的強(qiáng)度沒(méi)有顯著影響，但鹽酸有強(qiáng)腐蝕性，為了延長(zhǎng)儀器及配件的使用壽命，盡可能保證較低的酸度。因此在最終測(cè)定時(shí)，樣品測(cè)定時(shí)鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在20%以下。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢出限

按1.3.1 節(jié)實(shí)驗(yàn)方法處理，按硅含量由低到高的順序測(cè)定溶液中硅元素發(fā)光強(qiáng)度，繪制工作曲線如圖2。

由圖2 可以看出，硅的質(zhì)量濃度0～5 mg/L內(nèi)，所得線性方程為 強(qiáng)度/103=672.8+2 449ρ(Si)/(mg·L-1)，線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)為1.000。

根據(jù)國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)對(duì)檢出限的定義，以3倍的背景值標(biāo)準(zhǔn)偏差為檢出限，得出硅的檢出限為質(zhì)量濃度0.02 mg/L。

2.4 回收率

采用空白基質(zhì)鹽酸加標(biāo)進(jìn)行回收率試驗(yàn)，加標(biāo)質(zhì)量濃度及結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 回收率測(cè)定結(jié)果Tab 1 Results of recovery

由表1 可以看出，回收率在99.9%～103.3%，表明該方法準(zhǔn)確可靠。

2.5 精密度

按1.3.2 節(jié)被驗(yàn)方法對(duì)樣品進(jìn)行精密度試驗(yàn)分析（n=9）結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 精密度測(cè)定結(jié)果Tab 2 Results of precision

由表2 可以看出，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差2.8%，表明該方法重復(fù)性較好。

3 結(jié) 論

建立了ICP-AES 法測(cè)定鹽酸中的硅含量，選擇波長(zhǎng)288.158 nm 作為分析線，檢測(cè)限為質(zhì)量濃度0.02 mg/L，回收率99.9%～103.3%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差2.8%，在質(zhì)量濃度0.05～5 mg/L 內(nèi)線性關(guān)系良好。該方法簡(jiǎn)便快捷，精密度較好，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差2.8%，準(zhǔn)確度較高，能滿足鹽酸中微量硅含量的測(cè)定。