ICP-AES長期穩(wěn)定性研究

梁海燕 張海兵（馬思特（上海）化學(xué)有限公司 上海 201319）

引言

電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)是一種快速有效的多元素同時(shí)或順序檢測方法，它分析精度高、檢出限低、基體效應(yīng)干擾小，已廣泛用于物質(zhì)成分的檢測[1,2]。對于其在各行業(yè)測定的準(zhǔn)確度和精密度的研究已很廣泛。然而對儀器本身長期測定的穩(wěn)定性研究較少。本文針對長期應(yīng)用在金屬切削液（含有機(jī)樣品和無機(jī)樣品）測定中的電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜儀的長期穩(wěn)定性進(jìn)行研究，以期對樣品的長期準(zhǔn)確測定及儀器的維護(hù)提供參考。

金屬切削液(Metal Cutting Fluid)是用于金屬及其合金在切削、研磨加工過程中所使用的潤滑劑，是金屬加工過程重要的配套材料。金屬切削液按介質(zhì)狀況分為油基型(Straigh t Oil)和水基型(W ater Fluid)。水基金屬切削液按照工作液性狀分又為三大類型：乳化液、微乳化液和合成液。一般情況，油基型應(yīng)用ICP-AES有機(jī)法進(jìn)行測定，水基型應(yīng)用ICP-AES無機(jī)法進(jìn)行測定。

一、實(shí)驗(yàn)部分

1.儀器及工作條件

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES):PerkinElmer OPTIMA 5300V，2007年12月購進(jìn)。

試驗(yàn)儀器條件見表1。應(yīng)用垂直等離子炬。其中有機(jī)法[3]具體操作可視火焰形狀和顏色做適度調(diào)整，以矩管不積碳、中心炬焰穩(wěn)定為標(biāo)準(zhǔn)。

表1 ICP-AES儀器工作參數(shù)Table 1 Operation parameters for ICP-AES

2.試劑及材料

有機(jī)標(biāo)樣：美國SCP SCIENCE公司產(chǎn)品(即原CONOSTAN公司產(chǎn)品)

有機(jī)稀釋劑：溶劑油(不含被分析元素)

無機(jī)標(biāo)樣：上海市計(jì)量測試技術(shù)研究院SGB-YYA 04001I、SGB-YYA 22001I等標(biāo)準(zhǔn)溶液，使用前稀釋成所需濃度。實(shí)驗(yàn)用水為純水。

二、結(jié)果與討論

1.儀器信號強(qiáng)度結(jié)果

在已經(jīng)選定的優(yōu)化的儀器條件后選擇元素的合適波長。不同年份測定的空白和標(biāo)樣的信號強(qiáng)度如表2所示。

從表2可看出硫（181.975）空白和標(biāo)樣強(qiáng)度隨時(shí)間變化不大。2014年數(shù)據(jù)比前幾年的有一定的下降。磷(213.617)2014年的標(biāo)樣強(qiáng)度數(shù)據(jù)有明顯的下降，比前幾年的數(shù)據(jù)降低超過38%。硅(251.611)2014年的標(biāo)樣強(qiáng)度數(shù)據(jù)下降明顯，比2012年數(shù)據(jù)降低超過45%。考慮到硼易有記憶效應(yīng)，只看其標(biāo)樣數(shù)據(jù)，2014年的數(shù)據(jù)比前幾年有一定的下降，之前數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定。

金屬元素鈷、鉀和鈉的標(biāo)樣強(qiáng)度在2014年之前比較穩(wěn)定，前兩者2014年的數(shù)據(jù)比2012年的降低超過了50%，鈉的數(shù)據(jù)也降低超過了40%。

因此從2014年的數(shù)據(jù)來看，儀器可能需要更好的維護(hù)。

從表3可看成，有機(jī)法各元素總體強(qiáng)度比較穩(wěn)定，但非金屬磷(213.617)、金屬元素鉛(220.353)的信號強(qiáng)度有一個(gè)逐步降低的趨勢,鈉(589.592)的信號強(qiáng)度有波動。有機(jī)法測定時(shí)添加鈷做內(nèi)標(biāo)能夠很好的校正元素靈敏度的漂移，但儀器的性能隨時(shí)間的變化仍應(yīng)當(dāng)引起更多的關(guān)注。

2.儀器BEC測定

背景等效濃度BEC(Background Equivalent Concentration)為背景干擾信號相當(dāng)于被測分析元素的檢測濃度，為儀器靈敏度的一個(gè)參數(shù)。對比儀器開機(jī)驗(yàn)收時(shí)和現(xiàn)在的BEC，見表4。由表4可知儀器BEC沒有大變化，儀器的靈敏度保持穩(wěn)定。

表2 無機(jī)法空白溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液發(fā)射信號強(qiáng)度隨時(shí)間變化的情況(cps)Table 2Change ofemission signalof Blank and Standard solution with time in inorganicmethod(cps)

注：因測定前稀釋Std-100到Std-10左右濃度，Std-10數(shù)據(jù)為實(shí)際數(shù)據(jù)折算而來。

表3 有機(jī)法空白溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液發(fā)射信號強(qiáng)度隨時(shí)間變化的情況(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 儀器BEC值Table 4BEC for ICP-AES

3.儀器性能改進(jìn)方法

影響ICP-AES靈敏度和穩(wěn)定性的因素有霧化器霧化效率、RF發(fā)生器功率、檢測器性能等，應(yīng)當(dāng)依次從這幾個(gè)方面對儀器進(jìn)行維護(hù)和檢測。當(dāng)然樣品的前處理方法和樣品的狀態(tài)以及測定時(shí)使用的方法都會影響測定結(jié)果的準(zhǔn)確性和精密度，常用的內(nèi)標(biāo)法或內(nèi)外標(biāo)相結(jié)合的方法能很好的校正有些元素靈敏度的漂移[4]。

因此，ICP-AES隨著使用時(shí)間的增加，儀器的靈敏度和穩(wěn)定性會出現(xiàn)一些問題，操作者應(yīng)當(dāng)關(guān)注各元素信號強(qiáng)度的變化，及時(shí)對儀器部分部件進(jìn)行清洗和更換(如霧化器和進(jìn)樣管)以及維護(hù)和檢測，使儀器能在更長的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確測定樣品。

[1]董發(fā)昕，胡懷明，賈嬰奇.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鈦酸鋇納米粉體中7種雜質(zhì)元素[J].理化檢驗(yàn)(化學(xué)分冊)，2008,44(8):773-774.

[2]姚琳，王志偉.ICP-AES同時(shí)測定水中的痕量鉬、鈷、硼、銻、釩和鈦[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，2009,26(3):605-608.

[3]陳迎霞.石油產(chǎn)品中多種元素含量直接測定法(ICP/AES法)[J].光譜儀器與分析，2004,13(1):35-39.

[4]劉曄，柳小明，胡兆初等.ICP-MS測定地質(zhì)樣品中37個(gè)元素的準(zhǔn)確度和長期穩(wěn)定性分析[J].巖石學(xué)報(bào)，2007,23(5):1203-1210.