离子色谱法分析烧碱中的氯酸盐含量

2021-12-31郭健王海燕崔静

氯碱工业 2021年9期

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。