电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定水-乙二醇型难燃液压液中Ca、Mg、Zn元素含量

郑庆波 刘东风 石新发

(海军工程大学 青岛油液检测分析中心，山东 青岛 266012)

电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定水-乙二醇型难燃液压液中Ca、Mg、Zn元素含量

郑庆波 刘东风*石新发

(海军工程大学 青岛油液检测分析中心，山东 青岛 266012)

通过基体匹配法消除光谱干扰，采取降低雾化气流量、提高冷却器流量和降低蠕动泵泵速以减少进样量的措施直接进样，建立了电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定水-乙二醇型难燃液压液中Ca、Mg、Zn添加剂元素含量的分析方法。实验结果表明：所测各元素的相对标准偏差均小于5%，线性相关系数大于0.999，加标回收率在97%～105%，方法的检出限均小于0.15 mg/L。方法无需对样品进行预处理，直接进样检测，具有分析速度快、操作简单、测定结果可靠等特点，可以实现水-乙二醇型难燃液压液中Ca、Mg、Zn元素的含量分析。

ICP-AES；水-乙二醇型难燃液压液；基体匹配法；直接进样

0 引言

水-乙二醇型难燃液压液具有优异的稳定性、抗燃性和价格优势等特点，被广泛应用于采矿、冶金、电力、航空和舰船等要求阻燃环境的行业[1]。在用液压液中的元素主要来源于添加剂、设备磨损和外界污染，元素含量一方面代表油品的质量指标，另一方面代表设备的磨损及运行状态。添加剂是决定液压液质量的极为重要的因素，液压液中的Ca、Mg、Zn等添加剂元素的含量能间接反映该液压液的质量等级和质量好坏。

电感耦合等离子体(ICP)是一种高效原子发射光源，从理论上讲，它可以用于测定除氩以外的所有元素。电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)技术具有检出限较低、准确度及精密度高、分析速度快和线性范围宽等许多独特的优点，已广泛应用于冶金、医药、矿产、环境等众多领域的检测中[2-4]。ICP-AES法分析样品前处理方法可分为无机处理法和有机稀释法，有机稀释法是以有机溶剂稀释样品直接导入ICP光源进行测定[5]。ICP-AES法与其它光谱分析方法一样存在光谱干扰，常用的干扰校正方法有基体匹配法、内标法、离峰校正法及元素间干扰系数校正法。其中，最常用的方法是基体匹配法，它依据标准曲线可以准确定量[6]。

本文采用基体匹配法去除干扰，对直接进样法测定水-乙二醇型难燃液压液中元素的可行性进行了研究。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

GENESIS型电感耦合等离子体原子发射光谱仪(德国SPECTRO公司)。实验优化参数为：高频发生器功率1 450 W，高频发生器频率27.12 MHz，冷却气流量15 L/min，辅助气流量1.5 L/min，雾化气流量0.8 L/min，垂直观测。

Milli-Q型超纯水器。

乙二醇(分析纯)；水由超纯水器制得，电阻率大于18.2 MΩ·cm。

混合元素标准储备溶液(20 mg/L，德国Bernd Kraft)。

1.2 标准溶液配制

在三个容量瓶中各加入5 mL乙二醇，然后分别加入(0、0.1、0.65 mL)混合元素标准储备溶液，加水定容至10 mL，配制出一系列浓度(0、0.2、1.3 mg/L)的混合标准溶液。

1.3 选择分析谱线与绘制标准曲线

ICP-AES法对每种元素的测定都可以同时选择多条特征谱线，在实际检测时，依据待测样品的浓度、背景和分析谱线强度选择干扰少，发射强度高的谱线作为分析线。按优化的仪器工作条件，将配制的标准溶液依次进样，获得各元素的标准曲线(图1～图3)及检出限，各元素的分析谱线、检出限和相关系数见表1。从图1～图3和表1数据可以看出，Ca、Mg、Zn三种元素的检出限都非常低，各元素的相关系数均在0.999以上，线性相关性很好。

表1 各元素的分析谱线、检出限和相关系数

图1 Ca元素标准曲线Figure 1 Standard curve of Ca.

图2 Mg元素标准曲线 Figure 2 Standard curve of Mg.

图3 Zn元素标准曲线Figure 3 Standard curve of Zn.

2 实验结果与讨论

2.1 仪器参数的选择

ICP-AES法检测中，有机物直接进样可能会遇到几个问题：一是样品中的有机物分解时吸收大量能量，从而影响ICP放电的稳定性，甚至会导致炬焰熄灭；二是有机物分解时产生的碳粒可能沉积在炬管中，引起炬管堵塞；三是分子带发射(如C2、CN和NH)相应增强[6]。解决上述问题的主要办法就是相对减少有机物的进样量及改进雾化器和炬管结构，从而减少或避免有机物分解引起的一系列问题。

在实验中，因为雾化器及炬管的结构无法改变，所以通过采取降低雾化气流量至0.8 L/min、提高冷却器流量至15 L/min及降低蠕动泵泵速以减少进样量的措施，直接进样检测水-乙二醇型难燃液压液，实验过程中未出现炬焰熄灭和炬管堵塞等现象。因此，只要选择适当的仪器参数，就可以实现直接进样检测，省去样品预处理的过程，更加快速并且准确地检测样品。

2.2 方法的准确度和精密度

对同一样品平行测定6次，并计算相对标准偏差(RSD)，见表2，三种元素的相对标准偏差在4%以下，说明该方法的精密度较好。选一待测水-乙二醇型难燃液压液，加入一定量的混合标准溶液，进行加标回收实验，测定各元素的加标回收率以确定方法的准确度。加标回收实验结果见表3，结果表明，Ca、Mg、Zn三种元素加标回收率在97%～105%之间，说明本方法准确度较好。

表2 各元素相对标准偏差

表3 加标回收实验结果

3 结语

采用基体匹配法消除基体背景对检测的影响，对水-乙二醇型难燃液压液中的Ca、Mg、Zn元素进行测定，检出限低，线性相关系数大于0.999，线性相关性较好，消除干扰的效果较为理想。无需对样品进行预处理，直接进样ICP-AES法检测，省掉预处理所用时间，消除了因样品预处理可能带来的误差，具有既快速又准确的优点，适合大批量的样品分析。方法的加标回收率在97%～105%，准确度好。相对标准偏差小于5%，精密度较高，可以作为水-乙二醇型难燃液压液中Ca、Mg、Zn元素的检测方法。

[1] 郑庆波,刘东风.水-乙二醇型难燃液压液监测问题的研究[J].中国设备工程(ChinaPlantEngineering),2015(7):54-55.

[2] 阮桂色.电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)技术的应用进展[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2011,1(4):15-18.

[3] 陈立旦.ICP-AES法在汽车液压助力转向系统故障诊断中的应用[J]. 光谱学与光谱分析(SpectroscopyandSpectralAnalysis),2013(1):210-214.

[4] 杨海娇,赵永莉,李金宝.电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定高效复合孕育剂中铝、钙、钡[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnaly-ticalChemistry),2015,5(3):77-79.

[5] 喻薇,张文,张洁华.水-乙二醇型难燃液压液中钼、钠、硼元素的ICP测试方法[J].润滑与密封(LubricationEngineering),2013(11):108-111.

[6] 黄宗平.ICP-AES法测定润滑油中微量元素的评述[J].现代科学仪器(ModernScientificInstruments),2005(2):61-63.

Determination of Ca, Mg and Zn in Water-glycol Fire-resistant Hydraulic Fluid by ICP-AES

ZHENG Qingbo, LIU Dongfeng*, SHI Xinfa

(QingdaoOilMonitoringCenter,NavalUniversityofEngineering,Qingdao,Shandong266012，China)

A new method for the determination of Ca, Mg and Zn in water-glycol fire resistant hydraulic fluid was established by ICP-AES. The spectral interferences were eliminated by matrix matching method and the sampling volume was reduced, which leading to direct sampling owing to decreasing the atomization gas flow, improving the cooler flow and reducing the peristaltic pump speed. The results showed that the relative standard deviation (RSD) of each determined element was less than 5%, the linear correlation coefficient was over 0.999, and the detection limits were less than 0.15 mg/L with 97%～105% recovery. The method has quick analytical speed, easy operation and reliable analytical results without sample pre-treatment. It is suitable for the determination of the contents of Ca, Mg and Zn in water-glycol fire resistant hydraulic fluid.

ICP-AES; water-glycol fire-resistant hydraulic fluid; matrix matching; direct sampling

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.01.010

2015-08-31

2015-12-10

郑庆波，男，硕士研究生。E-mail:zhengqingbo@163.com

*通信作者：刘东风，高级工程师，教授。E-mail：zhikongshi@163.com

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2016)01-0038-03