高效液相色谱法测定钙铝氧化物中铝的含量

李卫国，李 妍，韦志明

(广西化工研究院有限公司，广西 南宁 530001)

多孔复合钙铝氧化物是采用共沉淀法制备的前驱物钙铝类水滑石，具有稳定的水滑石结构，利用它可制成脱氯催化剂。铝的百分含量影响该催化剂的比表面积和孔容，从而影响到它的催化性能，因此分析其中的铝含量非常重要。铝含量的分析方法依其目的和用途多种多样，应用较广泛的是常规铝含量的EDTA容量法[1-2]。微量铝的测定多采用分析仪器测试法，如测定茶叶中的铝采用以铬天青-氯化十六烷基吡啶为显色体系的紫外-可见分光光度法[3]，蜂蜜中的铝含量测定采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法[4]，食品中的铝含量测定则采用微波等离子体原子发射光谱法[5]，以萘甲醛席夫碱为荧光剂的荧光分光光度计法则用于测定药品中的铝含量[6]。利用原子吸收光谱法可以测定裂解焦油中铝的含量[7]，以8-羟基喹啉为荧光衍生剂的高效液相色谱荧光检测器法，可以测定食品中微量的铝[8]。高效液相色谱法多用于有机化合物的分析测定，用于无机化合物较少。

本文依据高效液相色谱示差拆光法常用于测定紫外吸收或荧光发射较弱的有机化合物的优点，探索将此法用于无机物铝的定量分析。实验结果表明，高效液相色谱示差拆光法可用于铝含量的分析，方法较简单，无需加衍生试剂或抗干扰剂，分析数据的准确度和精密度较好，能满足日常测试要求。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

UltiMate 3000高效液相色谱仪，配RI-101的示差拆光检测器，N2000数据工作站。

十八水合硫酸铝、氧化铝、氧化钙、硫酸(均为分析纯)。

1.2 标准溶液的配制

称取十八水合硫酸铝7.3455g（准确至0.0002g）于100mL烧杯中，用蒸馏水溶解，定容，得到铝浓度为5.948g·L-1的标准溶液。稀释，配成浓度分别为5.948、2.974、0.5948、0.1190、0 g L-1的标准系列溶液。

1.3 样品制备

将氧化铝、氧化钙按一定工艺，制备出不同钙铝的物质的量比的钙铝类水滑石氧化物。测试时，按照铝在样品中的含量准确称量（准确度为±0.0002g），使铝含量在 0.119～5.948g·L-1浓度范围内。用少许5%盐酸溶解后，再用37mM硫酸水溶液定容至刻度。若发生沉淀则静置，分析时取上层清液进样。

1.4 测定方法

1.4.1 色谱条件

色 谱 柱：Dionex IonPacTMCS16(5mm×250mm)阳离子分析交换柱，CG16(5mm×50mm) 阳离子保护柱，流动相：37mM硫酸水溶液，流速1.0 mL·min-1，柱温30℃，进样量20μL。

1.4.2 进样分析

按1.3的条件溶解样品并定容，此时钙离子会产生硫酸钙沉淀或少量杂质硫酸镁沉淀。静置，用过滤器取上层清液进样分析。测试的色谱图见图1。

图1 分离样品的色谱图Fig.1 Chromatogram of samples

2 结果与讨论

2.1 色谱柱及淋洗液的选择

本实验选择Dionex IonPac CS16色谱柱作为同时测定水溶液中氢、钙、镁和三价金属铝离子的分离柱。该色谱柱的填料采用乙基乙烯基苯与55%的二乙烯基苯交联，属于亲水性的羧酸基团，不受酸性的影响，是高容量、接枝型羧基功能基的弱酸阳离子交换柱，因此使用Dionex IonPacCS16分离柱时，可以采用等度淋洗，一次进样，同时分离碱金属、碱土金属离子和三价金属离子。

选用离子色谱通用的淋洗液甲基磺酸作为流动相时，铝离子无法被洗脱；选用硝酸溶液作为流动相时，铝离子和钙离子无法分离；选用硫酸溶液作为淋洗液时，铝离子、钙离子和少量杂质镁均能完全分离。

2.2 精密度的测定

将1.2中配制的标准系列溶液，按1.4.1的色谱条件进行分析，测试结果见表1。

表1 方法的线性范围、线性方程、相关系数、检出限Table 1 Linear range, regression equations, correlation coefficient and detection limit

以峰面积A对标准浓度C进行分析，在0.119～5.948g·L-1范围内，各组分的线性关系均良好，检出限采用3倍信噪比进行计算。

2.3 准确度的测定及样品处理

尽管此色谱柱能完全分离样品中的钙、铝及少量杂质镁，但测定钙镁的含量时会产生偏差。这是因为以硫酸为流动相时，钙镁浓度过高会产生硫酸钙和硫酸镁沉淀，故本法不适合于常规钙镁含量的测定。对于铝，若其浓度过低，待测物的色谱峰太小，会导致计算产生很大误差，故本法的示差拆光检测器要求待测离子浓度不能低于0.1g·L-1。

采用加标回收法，分别对铝含量为5.948g、0.5948、0.1190g·L-1的 3个浓度进行回收实验，测得回收率为95.4%～108.9%。

3 结论

用Dionex IonPacTMCS16(5mm×250mm) 阳离子分析交换柱和CG16(5mm×50mm) 阳离子保护柱进行分离，用配备示差拆光检测器的高效液相色谱仪对铝进行常规分析，无需常规化学滴定法所需的屏蔽或比色法所需的显色反应，操作简单，准确度和精密度均能满足日常分析要求。不足之处在于以强酸作为流动相进行分析测试后，整个色谱仪器系统需要精心维护。