电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定工业废水中的颜料绿58

贺小双 薛晓康 林建

（1上海化工研究院天科化工技术服务咨询有限公司，上海200061；2上海化工研究院有限公司 检测中心，上海200062）

引言

近些年来，随着高分辨率液晶屏幕在电脑中越来越广泛的应用，人们研究出了同时也可用于电视机显示器的液晶屏幕。为实现这一技术，关键需要在液晶显示器中使用具有高色纯度的彩色像素滤色器。其中，在绿色像素滤色器中，通常使用一种酞菁铜结构的颜料绿36（见图1）作为着色颜料。然而，使用中发现，颜料绿36的色彩色调及传输不够好。因此，人们尝试用锌来替换其中心金属铜，并开发出了一种酞菁锌结构的颜料绿58（见图2）。相比于颜料绿36，颜料绿58有很多优势，比如更高的亮度和对比度，以及优良的耐热性等[1-2]。

图1 颜料绿36结构示意图Figure 1 Structure diagram of C.I.Pigment Green 36.

颜料绿58，作为一种新化学物质，人们对它各方面的研究也在不断深入。然而，由于其结构中含重金属锌，这类物质一旦排放不当，就可能引起土壤、地表水、地下水等的污染，进而可能会给水生生物带来潜在的危害，甚至危及人体健康。为研究其可能对生态环境造成的危害，开发出一种测定水中颜料绿58的定量分析检测方法是至关重要的一步。

目前，常见的重金属元素的定量分析检测方法包括分光光度法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、质谱法、高效液相色谱法、等离子体原子发射光谱法等。其中，电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）法，既具有原子发射光谱的多元素同时测定的优点，又有很宽的线性范围和很高的灵敏度，适用于固、液、气态样品的直接测定。因此电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）法是原子光谱分析技术中应用最广泛的一种。近年来，它不仅成为冶金、机械、地质等企业不可缺少的分析手段，而且在有机物、生化样品的分析、环境监测以及食品安全监控等方面展示了其优越性[3-11]。

图2 颜料绿58结构示意图Figure 2 Structure diagram of C.I.Pigment Green 58.

已有的研究表明，颜料绿58的水溶性极差，并且具有较强的聚合性，因此，不适合用质谱法、色谱法等进行测定。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法，研究建立了颜料绿58的定量分析方法，并取得了不错的效果。

1 实验部分

1.1 试剂

浓硝酸（优级纯）、颜料绿58（DIC Corporation Kashima plant，Japan）、蒸馏水。

1.2 主要仪器

iCAP6300 Duo电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-AES，美国热电公司）。

1.3 仪器测定参数

仪器的主要测定条件：冲洗泵速50 r/min，分析泵速50 r/min，泵稳定时间5.0 s，分析功率1 150 W，辅助气流量0.5 L/min，雾化气流量0.5 L/min，分析最大积分时间10.0 s，Zn元素分析波长202.548 nm。

1.4 样品前处理

重金属样品的测定中，样品的前处理是一个重要环节。由于颜料绿58在水中溶解性极差，因此需要预先加入助溶试剂进行溶解。经实验，最后选取了浓硝酸，成功地使样品全部溶解。

1.5 制备标准工作溶液

准确称取标准样品0.103 3 g于烧瓶中，加入20 m L浓硝酸煮沸至溶液透明，待溶液冷却，转移至250 m L容量瓶中，加入蒸馏水定容，摇匀，此溶液作为标准储备溶液，浓度413.2 mg/L。

加适量蒸馏水，将储备溶液依次稀释20、50、200、400、1 000 倍，制备成浓度分别为20.66、8.264、2.066、1.033、0.4132 mg/L的系列标准工作溶液。

2 结果与讨论

2.1 仪器工作条件的选择

电感耦合等离子体原子发射光谱仪的工作参数较多，其中等离子体的射频功率，辅助气流量以及雾化器流量等的大小对分析性能有明显的影响。通过提高射频功率，可以增强信号，但同时仪器噪音也会变强。经调试，选取1 150 W作为分析功率。另外，辅助气流量影响样品的吸出速率，通过增大流量可以提高进入等离子体的待测元素量，进而增加信号强度，但是辅助气流量过大会稀释样品。经调试，选取0.5 L/min作为辅助气流量。另一方面，增大雾化器流量，则会降低待测元素强度，经调试，选取0.5 L/min作为雾化气流量。

元素分析波长的选择是否合适，会直接影响检测结果准确度，选择依据在于使共存谱线干扰小，检出限低，灵敏度高。原则上，选取仪器推荐的元素最高灵敏线作为分析波长。实验中选取202.548 nm作为分析波长。

2.2 线性与线性范围

按照实验方法，配制系列标准工作溶液，在设定的仪器工作条件下使用标准溶液依次进样检测。以质量浓度为横坐标X，以信号强度为纵坐标Y，绘制标准曲线。测定结果见表1，线性校准曲线见图3。

表1 线性测定结果Table 1 Linear testing results

图3 线性校准曲线Figure 3 Linear calibration curve.

根据表1和图3的结果，在选定的仪器工作条件下，光谱强度对标准溶液浓度的线性回归方程为y=150.35+1 931.9x，线性相关系数为1，线性响应关系良好，满足定量分析要求。

2.3 方法检出限

将空白溶液连续进样，平行测定10次，并根据平行测定结果，计算出标准偏差σ，然后以3倍标准偏差计算（3σ），得出检出限浓度为3.0×10-3mg/L。

2.4 方法精密度测定

在选定的仪器工作条件下，选取三组浓度分别为0.413 2、2.066、20.66 mg/L的标准溶液，连续进样，分别平行测定6次，计算其相对标准偏差，结果见表2。

表2 精密度测定结果Table 2 Precision testing results(n=6)

由表2可知，低浓度溶液的相对偏差值较大，高浓度溶液的相对偏差值较小。三组浓度溶液的相对标准偏差均小于3%，表明方法的系统精密度良好。

2.5 方法准确度测定

在选定的仪器测定条件下，分别添加三个浓度梯度1.009、2.018、8.072 mg/L的标准溶液，作为加标回收实验溶液1#、溶液2#、溶液3#进行加标回收实验，每次进样，先测空白溶液，再测加标溶液，每个浓度重复测定两次，取平均值进行加标回收率计算。结果如表3所示。

表3 加标回收实验Table 3 Testing results of recovery rate /(mg·L-1)

根据表3可知，三组浓度的加标回收率分别为96.8%、103%和97.8%，均在95.0%～105%，表明方法的准确度较高。

3 结语

通过添加浓硝酸溶解颜料绿58，建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法测定水中颜料绿58的定量分析方法。经方法学验证，检出限为3.0×10-3mg/L，相对标准偏差小于3%，加标回收率在95.0%～105%，结果令人满意。研究结果表明，本方法样品前处理简单，线性范围宽，准确度和精密度均达到分析化学的要求，建立的方法适合颜料绿58的定量分析。

[1]MOROZUMI Kazumasa，OSADA Shuichiro.Green pigment dispersion that contains phthalocyanine compound：EP，2489702A1[P].2012-08-22.

[2]LEE Patricia T C，CHIU Chihwei，CHANG L Y，et al.Tailoring Pigment Dispersants with Polyisobutylene Twin-TailStructures for Electrowetting Display Application[J].ACS Appl.Mater.Interfaces，2014（6）：14345-14352.

[3]郑国经.电感耦合等离子体原子发射光谱分析仪器与方法的新进展[J].冶金分析（Metallurgical Analysis），2014，34（11）：1-10.

[4]徐国津，樊颖果，赵倩.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定电镀污泥浸出液中的重金属[J].化学分析计量（Chemical Analysis and Meterage），2014，23（3）：32-34.

[5]禄春强.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定乳胶制品中9种重金属元素[J].检验检疫学刊（Journal of Inspection and Quarantine），2016（1）：12-14.

[6]杨华，张勇刚.电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICPOES）测定水系沉积物中6种重金属元素[J].中国无机分析化学（Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry），2014，4（1）：22-24.

[7]乐淑葵，段永梅.电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定土壤中的重金属元素[J].中国无机分析化学（Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry），2015，5（3）：16-19.

[8]杨静.电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）与石墨炉原子吸收光谱法测定饮用水中重金属元素的比较[J].中国无机分析化学（Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry），2015，5（4）：16-19.

[9]赵子剑，张伟建.电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定化妆品中铍、铬、砷、镉、碲、钕、铊、铅[J].中国无机分析 化 学 （Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry），2015，5（2）：9-11.

[10]徐国津，李申杰，胡财平，等.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定垃圾焚烧飞灰中重金属的浸出率[J].环境 科 技 （Environmental Science and Technology），2016，29（4）：70-73.

[11]黎林，雷双双，陈云霞.微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定车用催化剂中贵金属[J].冶金分析（Metallurgical Analysis），2012，32（9）：51-54.