高纯碱金属盐中杂质测定方法的研究进展*

王晓辉

(钢铁研究总院，北京 100081)

高纯碱金属盐中杂质测定方法的研究进展*

王晓辉

(钢铁研究总院，北京 100081)

高纯碱金属盐的纯度对其应用有很大影响，痕量杂质元素含量的严格控制和准确测定非常重要。本文对高纯碱金属盐中的杂质分析方法 (原子吸收光谱法、分光光度法、电感耦合等离子体光谱法、电感耦合等离子体质谱法、离子色谱法等)进行了综述。

高纯碱金属盐;杂质;检测;综述

高纯碱金属盐在信息工业、航天技术、电解工艺、医药、材料等领域应用广泛，各领域对其中杂质元素的含量有非常严格的要求，因而对杂质含量的准确测定显得非常重要。高纯碱金属盐中杂质的分析前人已经做过了一些工作，其中较为常用且有效的方法主要有原子吸收光谱法、原子发射光谱法、分光光度法、质谱法等。其中，碱金属盐中同族杂质元素的检测主要以原子吸收光谱法为主，而对于其他元素的同时测定则以电感耦合等离子体原子发射光谱 (ICP－AES)法和电感耦合等离子体质谱 (ICP－MS)法最为普遍。对于阴离子的分析，目前常用的方法有离子色谱法、库仑分析法和离子选择电极法等，其中高纯碱金属盐中的阴离子测定以离子色谱法的应用最为广泛和有效。下面就不同分析测试方法进行综述。

1 原子荧光光谱法 (AFS)

原子荧光光谱法 (AFS)是一种通过测量元素在辐射能激发下所发射原子荧光强度进行元素定量分析的仪器分析方法。其中的氢化物发生－原子荧光光谱法 (HG－AFS)具有仪器结构简单，灵敏度高，气相干扰小，适合于多元素同时分析的特点，对于分析物中感兴趣的As、Sb、Bi、Hg、Se、Te、Pb、Sn、Ge等元素的测定具有很高的灵敏度［1］。但这种方法在高纯试剂的杂质检测方面应用不是很多。陈先安［2］提出应用ICP－AFS同时检测碳酸锂中微量杂质，采用同心气动雾化器及甲烷作还原剂气体，可使一些元素的检测限降低一个数量级，并对加入甲烷的量、酸度、基体锂、共存元素等的影响进行了讨论，取得了较满意的结果。但对于许多元素来说，原子荧光光谱法的灵敏度较差，所以未得到广泛的应用［3］。

2 原子吸收光谱法 (AAS)

火焰原子吸收光谱法是分析高纯碱金属盐中杂质的常用方法之一，检测的杂质元素多为同族其他碱金属［4－9］和碱土金属 (Ca，Mg)［10－12］。碱金属元素 (锂、钠、钾、铷、铯)的电离电势都很小，极易电离，故测定碱金属盐中的同族其他元素时电离干扰严重，通常需加入消电离剂消除干扰，由于铯的电离电势最小，所以高浓度的铯常用作消电离剂［4，7－9］。测定碱金属盐中的碱土金属元素 (Ca、Mg)时，则化学干扰比较严重，通常选择柠檬酸溶液及镧盐溶液作为钙的释放剂，而镧盐及锶盐的混合溶液作为镁的释放剂［9，11］。高纯碱金属盐中同族金属元素测定时的干扰及其消除方法详见表1。此外，Ivanova E［13］等采用火焰原子吸收光谱测定碱金属盐中Cu、Zn、Ni、Co、Mn、Fe等元素，结果满意。汪明礼［14］等选择TritonX－100为增敏剂，以火焰原子吸收光谱法测定高纯氯化锂中微量铜、锌、铁、锰，其特征浓度分别为 0.018 μg/mL，0.004 μg/mL，0.021 μg/mL，0.011 μg/mL。

石墨炉原子吸收光谱也用于高纯碱金属盐中的杂质分析。其中，汪明礼［15］等选择硝酸铵为基体改进剂，消除部分铷的干扰，采用标准加入法直接测定高纯碳酸铷中的铜，相对标准偏差 (RSD)为2.95%～5.16%，与萃取－分光光度法的测定结果一致，可用于高纯碳酸铷的质控分析。王茂涵［16］等以石墨炉原子吸收光谱法测定高纯氟化锂中μg/g级的 Fe、Co、Cu、Ni，相对标准偏差分别为42% ，16.8% ，18.8% ，6.9% 。QIAN Sha－hua［17］等选择Ni(NO3)2为基体改进剂，测定高纯NaF中的痕量Fe，相对标准偏差小于2.1%，回收率为102% ～103%。

采用原子吸收光谱法间接测定阴离子的报道较少。刘兴艳［18］利用 Ag+与 Cl－的沉淀反应，采用原子吸收光谱测定过量Ag+浓度，从而间接测定高纯碳酸锂中微量 Cl－含量，方法检出限为0.021 μg/mL，该方法为原子吸收光谱测定高纯样品中微量非金属元素提供有效参考。

表1 干扰及消除方法Tab.1 Interference and elimination method

3 分光光度法

分光光度法较多地应用于高纯碳酸锂中单一组分杂质的测定。汪明礼等对光度法测定高纯碳酸锂中的Cu和Fe进行了较多研究，其中，文献 ［19］在铜－铬天青S体系中加入吡啶增敏，文献 ［20］利用苯萃取卤化铜络阴离子与乙基紫形成的有色离子缔合物，实现痕量铜的测定，两种方法的表观摩尔吸光系数均可达105(L·mol－1·cm－1)以上;以改性苏木色精为显色剂，且反应体系在80℃加热6 min，以光度法测定铁的表观摩尔吸光系数可达 3.8 ×106(L·mol－1·cm－1)［21］。

动力学法的显著优点是灵敏度高，近年来高纯碳酸锂中铁、铜、银的动力学光度法测定亦有报道［22－27］，体系多为催化动力学体系，主要的测定体系见表2。张毅［27］等采用4－叔丁基－2(α－甲苄基)苯酚 (t－BAMBP)萃取分离基体铯，在聚乙烯醇存在下，磷钼杂多酸与结晶紫生成的离子缔合物在水溶液中显色，以分光光度法测定高纯氯化铯中磷，表观摩尔吸光系数可达2.01×105(L·mol－1·cm－1)。

表2 高纯碳酸锂中杂质的催化动力学光度法测定Tab.2 Catalytic kinetic spectrophotometric determination of impurities in high purity lithium carbonate

4 电感耦合等离子体原子发射光谱法 (ICP－AES)

随着ICP光源的问世，ICP－AES已成为多元素同时检测的最有效手段之一，目前已应用于高纯物质中的痕量杂质分析。对高纯试剂 (HF，HNO3，HCl等)［28－29］中杂质的检测，检测限可达ng/g级。武汉大学的江祖成，陈浩等［30－32］利用ICP－AES对高纯NaCl中痕量杂质的检测作了一系列的工作，尤其对基体效应，酸效应，痕量元素的分离与富集及实验条件的选择等均进行了详细的讨论，该方法灵敏、准确、操作简便，所以适用于高纯NaCl及以NaCl为基体的试样中痕量杂质的测定，该研究对其他碱金属盐中杂质的检测也有一定的指导意义。马晓国等［33－35］对高纯钨酸钠中痕量杂质 (共12种)分析也进行研究。实验发现，选择La(OH)3为共沉淀剂可将待测离子共沉淀，或将溶液中的待测元素阳离子吸附或包夹起来，过滤后可与基体分离，从而实现杂质元素的ICP－AES法同时分析。其他碱金属盐［36－40］中痕量杂质的测定也有一些报道。为了减少基体干扰，达到对痕量元素分析的要求，ICP－AES法测定高纯碱金属盐中杂质元素时，必要的基体匹配法与背景扣除法及预分离富集技术是必不可少的。

5 电感耦合等离子体质谱法 (ICP－MS)

ICP－MS作为溶液中痕量及超痕量元素同时检测的最快、最灵敏技术之一，目前在超纯试剂的分析中居主导地位。ICP－MS对大多数的金属杂质具有ng.L－1级的检出限，使得高纯样品的分析无需富集处理，从而减少了环境对样品的沾污，提高了分析方法的可靠性和准确性。采用ICP－MS进行分析时，通常需加入内标元素对仪器漂移及基体效应进行校正。苏亚勤等［41］以In为内标，有效克服了基体效应引起的测定偏差，成功测定了高纯碳酸锂中10种杂质元素，测定下限为0.012～0.38 μg/g。钟家跃等［42］也采用In为内标分别克服了基体的增强和抑制效应，完成了高纯碳酸锂中16种杂质元素的分析，相对标准偏差均小于10%。

6 离子色谱法

离子色谱法是多种阴离子同时检测最有效的方法之一。孙建之［43］采用 IonPac AS14阴离子分离柱，以Na2CO3－NaHCO3为淋洗液测定了高纯氯化锂中的NO3－、F－、SO42－、NO2－、PO43－，检出限为0.026～0.074 mg/L，同时准确度和精密度均满足要求。离子色谱用于高纯碱金属盐中阳离子的分析报道较少，戴纪翠［44］，孙建之［45］选择 IonPac CS12A－5μm阳离子分离柱，以甲基硫酸水溶液为淋洗液实现了高纯氟化锂和氯化锂中微量 K+，Ca2+，Na+，Mg2+，NH4+的分析。和原子吸收光谱法相比，该方法具有可同时测定多种离子的优点，此外，若实验中更换其他色谱柱，也可对其他离子进行测量，因此，该法对离子色谱测定其他阳离子具有一定的指导意义。

7 其他方法

共散射 (RLS)光谱［46］和 X射线荧光光谱［47－48］也可用于测定高纯碱金属盐中的单组分，但应用较少。

8 展望

综上，对于高纯碱金属盐中同族杂质元素的测定，AAS法仍为最常用方法，而对于其他元素，ICP－AES法及ICP－MS法会更多地发挥其多元素同时测定的优势，尤其是ICP－MS可用于超痕量元素的分析，将在高纯试剂的杂质分析中有更广阔的应用前景。而离子色谱法仍将是高纯试剂中阴离子同时测定的最有效方法。

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The Research Progress of Determination Method for Impurities in High Purity Alkali Metal Salt

WANG Xiao－hui
(Central Iron＆ Steel Research Institute，Beijing 100081，China)

The purity of high purity alkali metal salt effects the application a lot．The strictly control and accurate determination of trace impurity is very important．The analysis methods(atomic absorption spectrometry，spectrophotometry，ICP－AES，ICP－MS，ion chromatography)for impurities in high purity alkali metal salt are summarized in this paper．

high purity alkali metal salt;impurities;detection;summary

O657.31

A

1006－0308(2011)05－0064－04

2011－05－30

王晓辉 (1975－)，女，吉林长春人，硕士，工程师，主要研究方向:痕量元素分析。