离子色谱法分析烧碱中的氯酸盐含量

2021-12-31 04:55郭健王海燕崔静
氯碱工业 2021年9期
关键词:流速离子色谱

郭健 ,王海燕,崔静

(天伟化工有限公司,新疆 石河子 832000)

离子色谱(ion chromatography,IC)是20世纪70年代发展起来的新型液相色谱分析技术,目前已成为分析化学领域中发展最快的分析方法之一。氯酸盐对电解阴阳极系统都会造成不同程度的危害[1],如降低烧碱产品品质、腐蚀设备管线、减少设备寿命。笔者采用离子色谱法[2]测定氯酸盐含量,将其控制在合理范围。

1 试验条件

1.1 仪器

ICS-600型离子色谱仪,配有DIOnexEGC111 KOH淋洗液自动发生器,变色龙工作站[3],AS19型分析柱(250 mm×4 mm);AG19 型保护柱(50 mm×4 mm);ASRS-ULTRA II4 mm阴离子抑制器(外加水电抑制)。

1.2 色谱条件

(1)淋洗液:KOH淋洗液梯度程序列于表1中。

(2)淋洗液流量为 0.70、1.00、1.20 mL/min。

(3)进样体积:0.5 mL。

表1 淋洗液梯度程序Table 1 Gradient eluting procedure

1.3 试剂

氯酸盐溶液标准物质,美国进口,质量浓度1 000 mg/L;所用溶液均用电阻率为18.2 MΩ·cm(25 ℃) 的超纯水配制。

1.4 检测样品

氯酸盐样品采自离子膜阴极总管,使用高密度聚氯乙烯瓶采集,24 h内检测。

检测样品要冷却至室温后使用[4],避免样品中包含有可能损坏仪器或者影响色谱柱/抑制器性能的成分,同时去除样品中所包含的有可能干扰目标离子测定的成分。

1.5 试验方法

按氯酸盐离子色谱分析方法[5]:用2 mL刻度管吸取试样2 mL到100 mL容量瓶,加水至刻度摇匀。用专用的1 mL氯酸盐注射器,1个氢柱,1个一次性过滤网,吸1 mL缓慢注入色谱仪,进行测样。

1.6 试验结果的计算

离子色谱直接出结果,可根据式(1)进行计算:

ρ=ρ0/10 000×50%。

(1)

其中:ρ0为离子色谱显示的氯酸盐的质量浓度,mg/L;10 000为溶液稀释的倍数。

2 试验结果

2.1 色谱柱流量

离子色谱是通过固定相与流动相之间化学性质的差别,被分析物与其中一项发生较强作用,由于保留时间的不同,实现分离。色谱柱的分离能力与柱效有关,而柱效与流速有关,流速越慢,柱效越高。这是由于流带慢,流动相中的被分析物可以有更多的时间与固定相作用。不过这样会导致峰形的扩散。反之,流速越快,柱效越低,被分析物与固定相作用的时间越短,这样虽然会节省样品分析时间,但色谱峰分离度降低甚至会重叠在一起。因此,检测样品流速选择十分重要。在选定的流速条件下分别进样,得到图1。

图1 氯酸盐溶液为0.7、1.2、1.0 mL/min时的峰高对比图Fig.1 Comparison of peak height when chlorate solution flow is 0.7, 1.2 and 1.0 mL/min respectively

2.2 试验结果分析

图1试验结果表明:0.70 mL/min 流速进样出峰时间最长; 1.20 mL/min 流速进样出峰时间最短;1.00 mL/min流速进样出峰时间居中。

在日常工作分析中,自然选择出峰分离度好、出峰时间短、效率高的色谱柱流量条件。经试验得出结论:在KOH淋洗液流速为0.70 mL/min时氯酸盐的出峰时间为15.580 min,氯酸盐的峰值分离效果不错;在KOH 淋洗液流速为1.00 mL/min时氯酸盐出峰时间为13.120 min,氯酸盐分离效果很好;在KOH淋洗液流速为1.20 mL/min 时氯酸盐的出峰时间为11.540 min,氯酸盐的峰值被其他峰覆盖不能分辨。

试验结果初步表明:在KOH淋洗液流速为0 .70 mL/min时,氯酸盐分离度最好但出峰时间较长,淋洗液流速为1.00 mL/min 时,出峰时间居中而且氯酸盐分离度依然比较好;淋洗液流速为1.20 mL/min时,出峰较快但峰值被其他峰覆盖分离度不好,所以初步认定当KOH淋洗液流速为1.00 mL/min时样品检测条件最优。

3 线性相关系数和精度

3.1 精度

在要求的色谱条件下,对同一氯酸盐样品溶液进行多次重复测定所得数据为0.000 20%、0.000 22%、0.000 18%、0.000 21%、0.000 23%,计算得平均值为0.000 208%,相对标准偏差为 0.31%。

3.2 线性相关系数

分别配制 6个 0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0氯酸盐与内标物不同质量比的溶液进行测定,组峰名称为“组分1”,校正类型为Lin、Wit,评估类型为峰面积,数据点为6个,相对标准偏差为2.050 2%,判定系统为0.999 34,截距为-0.001 1,斜率为0.041 1,曲率为0。以质量比(Wp/Wi)为横坐标,峰面积比(Ap/Ai)为纵坐标绘制标准曲线,得到线性相关系数为 0.999 34,曲线性良好。

3.3 实际样品测定及加标回收率

采用该法对碱中氯酸盐测得并加标回收结果,氯酸盐检测结果及加标回收结果见表2。

表2 氯酸盐实际样品检测结果及加标回收结果Table 2 Determination results ofchlorate sample and recovery

试验结果证明:样品氯酸盐的加标回收率在100.49% ~ 100.98% 。

4 结语

在测定碱中氯酸盐的试验中,离子色谱法灵敏度高、选择性好,测定样品用时短、方法简便,可同时分析样品中多种阴离子的含量,可自动进样,且所需样品量少,大大减少了工作量,提高了工作效率,对人体没有任何伤害;但是分析成本略高。

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