ICP-OES法测定碱式碳酸钴中镍、铜、铁、钠、锌、钙*

胡昌文，刘元生，刘 念，陈小娟，弓创周

（1.江西核工业兴中科技有限公司，江西南昌330002；2.中海油天津化工研究设计院）

化工分析与测试

ICP-OES法测定碱式碳酸钴中镍、铜、铁、钠、锌、钙*

胡昌文1，刘元生1，刘 念1，陈小娟1，弓创周2

（1.江西核工业兴中科技有限公司，江西南昌330002；2.中海油天津化工研究设计院）

用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）测定碱式碳酸钴中镍、铜、铁、钠、锌、钙等杂质的含量，并对测定条件及工作参数做了研究，采用标准加入法消除基体效应的影响，通过选择适宜的分析谱线以消除光谱的干扰。与原子吸收分光光度计法（AAS）相比，ICP-OES法的分析速度快、精密度高。

电感耦合等离子体发射光谱法；标准加入法；光谱干扰；碱式碳酸钴

目前，行业标准HG/T 4519—2013《碱式碳酸钴》对几种元素的测定均采用原子吸收光谱标准加入法（AAS），该方法虽然准确、可靠，但要分别进行测定，尤其是测定钙易电离的元素时还必须加镧盐抑制其电离，存在操作繁琐、工作量大等缺点。电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）［1］与其他分析方法相比较，具有检出限低、线性范围宽、能同时测定多种元素的优点。笔者通过对测定条件及工作参数进行选择，采用标准加入法消除基体效应的影响，通过选择适宜的分析谱线以消除光谱干扰，并用ICP-OES法快速测定了碱式碳酸钴液体中Ni、Cu、Fe、Na、Zn、Ca等杂质元素，该方法RSD＜5%。

1 实验部分

1.1 试剂和溶液

Ni、Cu、Fe、Zn、Na、Ca标准溶液:1.000 mg/mL（国家标准物质研究中心）；混合标准溶液:Ni，100 mg/L、Cu，10 mg/L、Fe，25 mg/L、Na，100 mg/L、Zn，10 mg/L、Ca，50 mg/L（国家标准物质研究中心）；硝酸溶液（1+1）；硝酸溶液（1+99）；水为高纯蒸馏水（电阻率＞18.0 MΩ·cm）；氩气:纯度应大于99.9%。

1.2 仪器与设备

Optima5000DV型全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪。工作条件:射频发生器功率为1 300 W，观测距离为15 mm，载气流量为15 L/min，辅助气流量为0.4 L/min，雾化器流量为0.8 L/min，蠕动泵泵速为1.5 mL/min，测定积分时间为60 s。

1.3 测定

称取约1.1 g试样，精确至0.000 2 g，置于100 mL烧杯中，加适量水润湿，滴加硝酸溶液（1+1）使其完全溶解，转移至100 mL容量瓶中，用硝酸溶液（1+ 99）稀释至刻度，摇匀。用移液管分别移取5 mL实验溶液，置于4个25 mL容量瓶中，依次加入0.0、0.25、0.5、1 mL的混合标准溶液，再用硝酸溶液（1+ 99）稀释至刻度，摇匀。

同时做空白实验，空白实验溶液除不加试样外，其他试剂的种类和加入量均与实验溶液相同。

将ICP-OES调至最佳工作条件，用空白实验溶液调零，在给出的各待测元素测定波长处，测定实验溶液中各待测元素的光谱强度。

2 结果与讨论

2.1 光谱干扰试验

在ICP-OES分析中化学干扰很少，光谱干扰主要是考虑谱线干扰，虽然采用标准加入法消除基体效应的影响，但试样中Co质量分数高达45%，待测元素的质量分数则在0.02%以下。考虑到最终检测溶液稀释至钴质量浓度为1 g/L，而且其他待测杂质元素的含量相应降低，高强度的钴谱线仍然可能会导致严重光谱干扰和背景影响，因此本研究中做了干扰实验。选择了各元素检出限低、灵敏度高、信噪比大的谱线，对含被测元素及基体钴的混合液进行测定，观察各待测元素测定波长的峰形和干扰情况。其中Ni在231.604、221.648、341.476 nm，Cu在 327.393、213.597、227.778 nm，Fe在 239.562、259.939 nm，Zn在 213.857、202.548 nm，Ca在315.887、393.366 nm处均受基体元素Co的干扰，而Zn在334.501 nm和330.258 nm处虽无干扰，但灵敏度低，通过对实验数据分析之后，得出各待测元素的最佳测定波长，如表1所示。

表1 待测元素的最佳测定波长

2.2 ICP-OES工作参数选择

实验采用耐腐蚀、耐高盐的正交雾化器，此外在雾化器喷嘴装有耐腐蚀的宝石喷嘴，其雾化效率高，灵敏度高，稳定性好。实验考察了射频功率、辅助气流量、蠕动泵泵速和雾化器压力对测定的影响。结果表明:辅助气流量对测定影响相对不大，由于试样盐分比较高，易沉积在中心管，因此选择辅助气流量为 0.4 L/min；优化射频发生器功率为1 300 W，观测距离为15 mm，载气流量为15 L/min，雾化器流量为0.8 L/min，蠕动泵泵速为1.5 mL/min。

2.3 测定背景选择

对测定元素分别选择不扣背景和自动扣背景进行测定。实验结果表明，扣背景得到的条件较佳。

2.4 方法检出限

按照国家标准GB/T 30902—2014《无机化工产品杂质元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）》附录C的“检出限测定方法”，配制4个质量浓度成比例的待测元素的标准溶液并称取高纯三氧化二钴（纯度>99.999%），配成含1 g/L钴的空白溶液，调节仪器至最佳工作状态，测定系列标准溶液的强度值，绘制工作曲线，对空白溶液连续测定10次，计算标准偏差，以标准偏差的3倍所对应的浓度作为各元素的检出限。再折算出碱式碳酸钴（按Co质量分数为45%计）的检出限，与GB/T 30902—2014中杂质技术指标比较，各元素检出限如表2所示。

表2 各元素检出限与GB/T 30902—2014指标对比 %

由表2可见，各杂质元素检出限均大大低于GB/T 30902—2014的技术指标，说明采用本方法检测产品的质量切实可行。

2.5 方法精密度

分取碱式碳酸钴试样8份，按照实验方法测定，相对标准偏差结果见表3。由表3可见，采用该方法得到的RSD（相对标准偏差）均小于5%。

表3 相对标准偏差

2.6 样品结果比较

分别用AAS法和ICP-OES法对某批次碱式碳酸钴中的镍、铜、铁、钠、锌、钙进行测定，结果见表4。由表4可见，AAS法和ICP-OES法测定的结果相近，说明ICP-OES法测定的结果准确、可靠。

表4 AAS法和ICP-OES法测定结果 %

［1］ GB/T 23942—2009化学试剂电感耦合高频等离子体原子发射光谱法通则［S］.

Determination of nickel，copper，iron，sodium，zinc，and calcium in basic cobalt carbonate by ICP-OES method

Hu Changwen1，Liu Yuansheng1，Liu Nian1，Chen Xiaojuan1，Gong Chuangzhou2
（1.Jiangxi Nuclear Industry Xingzhong Technology Co.，Ltd.，Nanchang 330002，China；2.CNOOC Tianjin Chemical Research&Design Institute）

The analysis method for determination of the impurities，such as nickel，copper，iron，sodium，zinc，and calcium，in basic cobalt carbonate based on the inductively coupled plasma optical emission spectrometry（ICP-OES）has been presented.The determination conditions and operating parameters were also investigated.The standard addition method was adopted to remove matrix effect，and appropriate spectral line was selected to eliminate spectrum disturbance.Compared with atomic absorption spectrophotometry（AAS），ICP-OES method had a faster analysis speed and a higher accuracy.

ICP-OES；standard addition method；spectral interference；basic cobalt carbonate

TQ138.12

A

1006-4990（2015）05-0064-02

2014-11-14

胡昌文（1969— ），男，本科，高级工程师，主要研究方向为钴镍精细化工产品的研究、检测、生产。

江西重点新产品基金资助项目（20132CX9100）。

联系方式：136087968@qq.com