ICP-OES和FAAS测定九水合硝酸铝中钠的比较

张均祥，李炳华

ICP-OES和FAAS测定九水合硝酸铝中钠的比较

张均祥1，2，李炳华1，2

（1. 广东广试试剂科技有限公司，广东 肇庆 526238； 2. 广州化学试剂厂，广东 广州 510288）

对九水合硝酸铝样品中钠质量分数分别采用FAAS和ICP-OES进行了对比分析。实验表明：FAAS测定样品中Na的RSD分别为2.56%、1.99%，加标回收率分别为104%、100%；ICP-OES测定样品中Na的RSD分别为1.73%、1.57%，加标回收率分别为99%、100%。FAAS和ICP-OES测定时都需考虑基体干扰，两种仪器测定方法不存在显著性差异，均可用于九水合硝酸铝中钠的测定。

ICP-OES；FAAS；九水合硝酸铝；钠

九水合硝酸铝常用于有机合成、石油加工的催化剂、纺织工业的媒染剂，还用于显像管生产，也用于鞣革和制造白炽电灯丝，而在实验室用于制取纯的氢氧化铝和氧化铝。

九水合硝酸铝的合成工艺有几种，其中一种是用金属铝直接和硝酸反应[1]，反应方程式如下：

Al+4HNO3→Al(NO3)3+2H2O+NO↑。

硝酸对铝的钝化作用在合成时表现尤为突出，合成Al(NO3)3的反应进行得相当缓慢，所采取的措施除了将铝锭刨成铝花外，还要稀释硝酸。尽管如此，反应也较缓慢，所放出的气体基本无色。硝酸盐一般都溶于水，铝锭中各种金属均进入溶液，很难制得纯净的九水合硝酸铝产品。

还有一种就是利用铝具有典型的两性金属的性质，使它先与碱作用，生成铝酸盐，再与硝酸反应生成氢氧化铝，氢氧化铝与硝酸反应[2]制得硝酸铝，反应方程式：

Al+2NaOH+2H2O→2Na(AlO2)+3H2↑；

Na(AlO2)+HNO3+H2O→NaNO3+Al(OH)3↓；

Al(OH)3+3HNO3→Al(NO3)3+3H2O。

由于其工艺反应本身原因且钠在自然界中普遍存在，九水合硝酸铝中测钠成为控制其产品质量的一项内容。

对九水合硝酸铝中钠的检测已有相关标准，如ACS[3]标准、《化学试剂 九水合硝酸铝（硝酸铝）》 （T/CSTM 00069—2019）[4]，均采用原子吸收分光光度法（FAAS）测定其中钠。目前国内各行各业中存在仪器的配置差异，部分企业只有电感耦合等离子体发射光谱仪，这给产品的出厂和验收造成了困扰，为解决这个问题，笔者参照ACS标准，用原子吸收分光光度法（FAAS）和电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）对九水合硫酸铝中钠进行了测定，比较两者之间的差异[5-6]。

1 实验部分

1.1 实验仪器

AA900火焰原子吸收分光光度计，美国Perkin Elmer公司；Agilent 5110 ICP-OES电感耦合等离子体发射光谱仪，美国安捷伦公司。

1.2 试剂

0.01 mg·mL-1Na标准杂质溶液，广东广试试剂科技有限公司；九水合硝酸铝，广东广试试剂科技有限公司；高纯氩气，99.99%；实验用水均为超纯水。

1.3 实验方法

1.3.1 FAAS测九水合硝酸铝中Na

按GB/T 9723—2007[7]中7.2.2的规定测定，结果按7.2.3的规定计算。

1.3.2 ICP-OES测九水合硝酸铝中Na

按GB/T 23942—2009[8]中7.3.3的规定测定，结果按7.3.4的规定计算。

1.4 仪器工作条件

1.4.1 原子吸收分光光度法（FAAS）

仪器工作条件如表1所示。

1.4.2 电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）

RF功率为1.20 kW；冷却气为氩气，流量为 12.0 L·min-1；辅助气为氩气，流量为1.00 L·min-1；载气为氩气，流量为0.70 L·min-1；观测高度为12 mm；积分时间为5 s。

2 结果与讨论

2.1 方法原理对比

原子吸收分光光度法（FAAS）的方法原理：从光源辐射出待测元素的特征波长的光，通过火焰原子化系统产生的样品蒸气时，被蒸气中待测元素的基态原子吸收，在一定的试验条件下，吸光度与待测元素的浓度成正比。

电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）的方法原理：液体样品由载气带入雾化系统进行雾化后，以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道，在高温和惰性气体中被充分蒸发、原子化、电离和激发，发射出的所含元素的特征谱线经分光系统进入光谱检测器，光谱检测器依据特征光谱进行定量分析。

原子吸收分光光度法（FAAS）和电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）的测定原理都是基于电子能级跃迁的能量（差别在于前者是吸收能量，而后者是发射能量），都能有效测定微量金属元素质量分数且检出限能达到10-6级[9]。

2.2 标准曲线的绘制及测量结果

为了尽量保证测量的一致性，两种仪器均配置了相同的曲线点，为了消除基体干扰，均选择标准加入法测定，加标质量浓度分别为0.1、0.2、0.3 μg·mL-1，两个实际样品（样1、样2）标准曲线如图1至图4所示。

图1 FAAS标准曲线（样1）

2.3 精密度实验对比

分别对样品（样1、样2）进行6次测定，结果见表2。

图2 ICP-OES标准曲线（样1）

图3 FAAS标准曲线（样2）

图4 ICP-OES标准曲线（样2）

表2 两种仪器测定精密度比较

2.4 加标回收率实验对比

分别对样品（样1、样2）进行加标回收率测定，结果见表3。

表3 两种仪器测定加标回收率比较

2.5 分析与讨论

火焰原子吸收光谱法（FAAS）与电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-OES）都可以测定化学试剂中金属杂质。

原子吸收光谱法和原子发射光谱法相比具有以下优点：①由于使用空心阴极灯作锐线光源，且原子的吸收线比发射线数目少得多。样品中共存元素的辐射线或分子辐射线对待测元素的光谱干扰小，因此选择性高。②样品中待测元素只要离解成原子蒸气就可进行测定，不必将元素激发，故所需原子化的能量较低，且原子蒸气中基态原子比激发态原子多，因此灵敏度高。③原子吸收光谱法测定的是锐线光源辐射经原子蒸气吸收后光强度的降低，不同于原子发射光谱法测定相对于背景的信号强度，因此背景对测定的影响小，而有更佳的信噪比。

原子吸收光谱法也有不足之处，表现为：① 当测定不同元素时，原则上必须更换对每种元素发射特定辐射波长的空心阴极灯。②由于制造空心阴极灯技术的限制，到现在还不能测定共振吸收线处于真空紫外区的非金属元素，如硫、磷等[10]。

FAAS属于原子吸收光谱法的一种，主要应用在单元素准确定量，ICP-OES属于原子发射光谱法的一种，主要应用在多元素同时测定。由图1至图4和表2、表3可以看出，FAAS和ICP-OES都可以测定九水合硝酸铝中钠元素，无明显不同，FAAS测定样品中Na的RSD分别为2.56%、1.99%，加标回收率分别为104%、100%；ICP-OES测定样品中Na的RSD分别为1.73%、1.57%，加标回收率分别为99%、100%。两种方法回收率都在允许范围内，精密度也在分析范围要求之内。

3 结 论

采用FAAS或ICP-OES测定九水合硝酸铝中钠，操作简单，线性好，精密度高，回收率在允许范围内。FAAS具有方法成熟、测定准确快速、应用广泛、仪器价廉等优点，但只能实现单元素的测定；ICP-OES具有线性范围宽、准确度高、元素覆盖范围广、可实现多种元素同时测定等优点，但仪器价格较高，运行成本也高，建议根据自己的需求和现有条件选择合适的测定方法。

［1］曹素忱．化学试剂与精细化学品合成基础（无机分册）[M].北京：高等教育出版社，1991．

［2］段长强.现代化学试剂手册 第一分册 通用试剂[M]. 北京：化学工业出版社，1988．

［3］Reagent Chemicals:Specifications and Procedures,Eleventh Edition[S]. America:The American Chemical Society,2016．

［4］T/CSTM 00069—2019，九水合硝酸铝（硝酸铝）[S].

［5］卢远梅等．基于AAS、ICP-OES测定煤中碱金属元素的对比分析[J].新疆大学学报，2017， 34（3）：303-307．

［6］倪伟茗．火焰原子吸收分光光度法（FAAS）和电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）对比研究[J].环境科学导刊，2020，39（增刊）：106-110．

［7］GB/T 9723—2007，火焰原子吸收光谱法通则[S].

［8］GB/T 23942—2009，电感耦合等离子体原子发射光谱法通则[S].

［9］张宗彩. F-AAS与ICP-OES测定复合肥料中铁、锰、锌、铜、钙、镁含量的对比试验[J].化肥工业，2017，44（4）：15-19．

［10］于世林，杜振霞．化验员读本（仪器分析）[M].北京：化学工业出版社，2019，

Comparison of Sodium Determination in Aluminum Nitrate Nonahydrate by ICP-OES and FAAS

1,2,1,2

（1. Guangdong Guangshi Reagent Technology Co., Ltd., Zhaoqing Guangdong 526238, China;2. Guangzhou Chemical Reagent Factory, Guangzhou Guangdong 510288, China）

The mass fraction determined results of sodium in aluminum nitrate nonahydrate with FAAS and ICP-OES were compared. The results showed that the RSD of FAAS in the determination of Na were2.56% and 1.99%, the recovery rate were 104% and 100%. The RSD of ICP-OES in the sample were 1.73% and 1.57%, the recovery rate were 99% and 100%. The matrix interference should be considered in the determination of FAAS and ICP-OES, and there was no significant difference between the two methods, they could used for the determination of sodium in aluminum nitrate nonahydrate.

ICP-OES; FAAS; Aluminum nitrate nonahydrate; Sodium

2021-04-21

张均祥（1982-），女，湖南省邵阳市人，分析工程师，2006年毕业于吉首大学化学专业，研究方向：化学试剂分析及标准的起草。

TQ420.7

A

1004-0935（2021）11-1738-03