ICP-AES长期稳定性研究

梁海燕 张海兵（马思特（上海）化学有限公司 上海 201319）

引言

电感耦合等离子体-原子发射光谱法(ICP-AES)是一种快速有效的多元素同时或顺序检测方法，它分析精度高、检出限低、基体效应干扰小，已广泛用于物质成分的检测[1,2]。对于其在各行业测定的准确度和精密度的研究已很广泛。然而对仪器本身长期测定的稳定性研究较少。本文针对长期应用在金属切削液（含有机样品和无机样品）测定中的电感耦合等离子体-原子发射光谱仪的长期稳定性进行研究，以期对样品的长期准确测定及仪器的维护提供参考。

金属切削液(Metal Cutting Fluid)是用于金属及其合金在切削、研磨加工过程中所使用的润滑剂，是金属加工过程重要的配套材料。金属切削液按介质状况分为油基型(Straigh t Oil)和水基型(W ater Fluid)。水基金属切削液按照工作液性状分又为三大类型：乳化液、微乳化液和合成液。一般情况，油基型应用ICP-AES有机法进行测定，水基型应用ICP-AES无机法进行测定。

一、实验部分

1.仪器及工作条件

电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES):PerkinElmer OPTIMA 5300V，2007年12月购进。

试验仪器条件见表1。应用垂直等离子炬。其中有机法[3]具体操作可视火焰形状和颜色做适度调整，以矩管不积碳、中心炬焰稳定为标准。

表1 ICP-AES仪器工作参数Table 1 Operation parameters for ICP-AES

2.试剂及材料

有机标样：美国SCP SCIENCE公司产品(即原CONOSTAN公司产品)

有机稀释剂：溶剂油(不含被分析元素)

无机标样：上海市计量测试技术研究院SGB-YYA 04001I、SGB-YYA 22001I等标准溶液，使用前稀释成所需浓度。实验用水为纯水。

二、结果与讨论

1.仪器信号强度结果

在已经选定的优化的仪器条件后选择元素的合适波长。不同年份测定的空白和标样的信号强度如表2所示。

从表2可看出硫（181.975）空白和标样强度随时间变化不大。2014年数据比前几年的有一定的下降。磷(213.617)2014年的标样强度数据有明显的下降，比前几年的数据降低超过38%。硅(251.611)2014年的标样强度数据下降明显，比2012年数据降低超过45%。考虑到硼易有记忆效应，只看其标样数据，2014年的数据比前几年有一定的下降，之前数据比较稳定。

金属元素钴、钾和钠的标样强度在2014年之前比较稳定，前两者2014年的数据比2012年的降低超过了50%，钠的数据也降低超过了40%。

因此从2014年的数据来看，仪器可能需要更好的维护。

从表3可看成，有机法各元素总体强度比较稳定，但非金属磷(213.617)、金属元素铅(220.353)的信号强度有一个逐步降低的趋势,钠(589.592)的信号强度有波动。有机法测定时添加钴做内标能够很好的校正元素灵敏度的漂移，但仪器的性能随时间的变化仍应当引起更多的关注。

2.仪器BEC测定

背景等效浓度BEC(Background Equivalent Concentration)为背景干扰信号相当于被测分析元素的检测浓度，为仪器灵敏度的一个参数。对比仪器开机验收时和现在的BEC，见表4。由表4可知仪器BEC没有大变化，仪器的灵敏度保持稳定。

表2 无机法空白溶液和标准溶液发射信号强度随时间变化的情况(cps)Table 2Change ofemission signalof Blank and Standard solution with time in inorganicmethod(cps)

注：因测定前稀释Std-100到Std-10左右浓度，Std-10数据为实际数据折算而来。

表3 有机法空白溶液和标准溶液发射信号强度随时间变化的情况(cps)Table3Changeofemission signalofBlank and Standard solution with time in organicmethod(cps)

Cd 228.802 K 766.490 Na 589.592-13 3.2 16 35.1 66 61 5.4 43 53 5.8 22 78 1.4 96 67 9.8 408 072 225 694.2 987 299.4-13 7.5-7 3 4.7 43 07 5.5 30 41 1.5 17 01 2.9 78 12 6.1 384 614.5 234 183.6 102 730 5.5-84.9-89 7.3 31 84 8.2 27 54 4.6 27 58 5.9 14 63 81 261 631.8 273 955.8 144 881 5-12 0.2-8 4 0.3 24 37 7.4 266 07.5 237 54.1 138 687.4 26 55 43.3 25 11 36.4 14 10 96 1

表4 仪器BEC值Table 4BEC for ICP-AES

3.仪器性能改进方法

影响ICP-AES灵敏度和稳定性的因素有雾化器雾化效率、RF发生器功率、检测器性能等，应当依次从这几个方面对仪器进行维护和检测。当然样品的前处理方法和样品的状态以及测定时使用的方法都会影响测定结果的准确性和精密度，常用的内标法或内外标相结合的方法能很好的校正有些元素灵敏度的漂移[4]。

因此，ICP-AES随着使用时间的增加，仪器的灵敏度和稳定性会出现一些问题，操作者应当关注各元素信号强度的变化，及时对仪器部分部件进行清洗和更换(如雾化器和进样管)以及维护和检测，使仪器能在更长的时间内准确测定样品。

[1]董发昕，胡怀明，贾婴奇.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钛酸钡纳米粉体中7种杂质元素[J].理化检验(化学分册)，2008,44(8):773-774.

[2]姚琳，王志伟.ICP-AES同时测定水中的痕量钼、钴、硼、锑、钒和钛[J].光谱实验室，2009,26(3):605-608.

[3]陈迎霞.石油产品中多种元素含量直接测定法(ICP/AES法)[J].光谱仪器与分析，2004,13(1):35-39.

[4]刘晔，柳小明，胡兆初等.ICP-MS测定地质样品中37个元素的准确度和长期稳定性分析[J].岩石学报，2007,23(5):1203-1210.