电感耦合等离子体质谱法测定硫酸锌产品中6种痕量元素

2018-07-20黄康利林滨钰

山东化工 2018年13期

黄康利，袁齐，林滨钰

(广东省韶关市质量计量监督检测所，广东韶关 512023)

硫酸锌是一种重要的化工原料，广泛的应用于工业、农业、医药以及食品添加剂等各个领域[1]，然而由于原料复杂、技术工艺水平的不足，所生产出来的产品中通常含有铅、铁、锰、镉、铬、砷等杂质元素。随着国内市场的逐步饱和，高质量硫酸锌产品开始谋求海外拓展市场，因此需要寻找一种高效快捷、精确的检测硫酸锌产品方法。目前，国内外硫酸锌产品中杂质元素的检测方法主要有：原子吸收光谱法、极谱法、分光光度法、石墨炉原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子发射光谱法等。这些方法要么样品预处理繁琐，流程冗长，要么需要进行分离富集，要么不能多元素同时测定。近年来，电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术发展十分迅速，是国际上公认的最强有力的元素分析技术之一，但如何消除基体的干扰一直是ICP-MS应用的难点[2-5]。本文将ICP-MS的分析方法引入到硫酸锌产品中杂质元素的测定，采用稀释法和内标法克服基体效应，建立一种高效、准确的测量硫酸锌产品中杂质元素的分析方法。

1 实验部分

1.1 实验主要仪器和试剂

电子天平：METTLERAE200；超纯水机Milli-Q Reference、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)：布鲁克AuroraM90；原子吸收分光光谱仪：ContrAA700；原子荧光光谱仪：海光AFS-9700。

主要试剂：硝酸(UP级)；Cr、Fe、Pb、Cd、Mn、As单元素标准储备液(钢铁研究总院)：1000 mg/L；内标溶液：10mg/L的Rh、Re溶液，以1%HNO3为介质，由单标储备液1000mg/L(钢铁研究总院)配制；高纯氩气(纯度不低于99.999%)。

1.2 仪器工作条件

在测量样品前，采用设备调谐液对设备的工作参数进行优化调整，优化后的实验参数见表1。

表1 等离子体质谱仪工作参数Table 1 Working conditions of ICP-MS

1.3 实验方法

称取0.2500 g硫酸锌样品于200 mL聚四氟乙烯烧杯中，加少量水润湿，加入15mL(1+2)HNO3，在电热板上低温加热溶解，冷却后用超纯水定容至100 mL聚四氟乙烯容量瓶，摇匀。在最优条件下用ICP-MS测定6种痕量元素，同时做空白实验。

实验过程中用到的器皿均为聚四氟乙烯材质，用5%优级纯的HNO3浸泡6～8 h后，再用超纯水冲洗三遍，方可使用。

2 结果与讨论

2.1 测定同位素的选择

ICP-MS测定硫酸锌样品中Pb、Fe、Mn、Cd、Cr、As时，As、Mn的同位素均只有1个且不受其他元素干扰，即75As和55Mn；208Pb、56Fe、52Cr均为Pb、Fe、Cr的同位素中既不受其他元素干扰，丰度又最高，Cd的同位素较多，丰度较大的同位素有5个，110Cd、111Cd、112Cd、113Cd、114Cd，试验选择111Cd，其中110Cd、112Cd、113Cd、114Cd分别受到110Pd、112Sn、113In、114Sn的干扰，因此选择不受干扰的111Cd。

2.2 基体效应

硫酸锌样品中，高浓度的Zn元素基体效应很难被量化和消除，且高浓度的基体元素将导致采样锥堵塞，使仪器的分析精度变差，影响测定结果[6]。谢华林指出[7]，当锌基体的含量在5 mg/L以下时，Cr、Fe、Pb、Cd、Mn等元素的信号均没有太大的改变，当锌基体达到100 mg/L时这些元素的信号几乎都会会受到锌基体的影响。在硫酸锌产品中锌的质量分数大约为23%，为消除基体影响，试验选择稀释法和内标法。具体表现为将测量液中锌的含量稀释至50 mg/L左右，并选用Rh、Re内标元素对待测元素进行校正，其中Rh校正Fe、Mn、Cd、Cr、As，Re用来校正Pb。

2.3 方法检出限

在优化实验条件下，绘制待测元素校准曲线，相关系数均在0.9950以上。对样品的锌基空白液连续测量11次，按公式DL=χB+3σB计算检出限，其中χB为平均空白值，σB为空白值标准偏差，得到各元素的检出限DL分别如下：铅为0.02μg/L，铁为0.25μg/L，锰为0.18μg/L，镉为0.15μg/L，铬为0.09μg/L，砷为0.12μg/L。