ICP-AES長期穩定性研究

梁海燕 張海兵（馬思特（上海）化學有限公司 上海 201319）

引言

電感耦合等離子體-原子發射光譜法(ICP-AES)是一種快速有效的多元素同時或順序檢測方法，它分析精度高、檢出限低、基體效應干擾小，已廣泛用于物質成分的檢測[1,2]。對于其在各行業測定的準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定性研究較少。本文針對長期應用在金屬切削液（含有機樣品和無機樣品）測定中的電感耦合等離子體-原子發射光譜儀的長期穩定性進行研究，以期對樣品的長期準確測定及儀器的維護提供參考。

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，油基型應用ICP-AES有機法進行測定，水基型應用ICP-AES無機法進行測定。

一、實驗部分

1.儀器及工作條件

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

試驗儀器條件見表1。應用垂直等離子炬。其中有機法[3]具體操作可視火焰形狀和顏色做適度調整，以矩管不積碳、中心炬焰穩定為標準。

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

2.試劑及材料

有機標樣：美國SCP SCIENCE公司產品(即原CONOSTAN公司產品)

有機稀釋劑：溶劑油(不含被分析元素)

無機標樣：上海市計量測試技術研究院SGB-YYA 04001I、SGB-YYA 22001I等標準溶液，使用前稀釋成所需濃度。實驗用水為純水。

二、結果與討論

1.儀器信號強度結果

在已經選定的優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樣的信號強度如表2所示。

從表2可看出硫（181.975）空白和標樣強度隨時間變化不大。2014年數據比前幾年的有一定的下降。磷(213.617)2014年的標樣強度數據有明顯的下降，比前幾年的數據降低超過38%。硅(251.611)2014年的標樣強度數據下降明顯，比2012年數據降低超過45%。考慮到硼易有記憶效應，只看其標樣數據，2014年的數據比前幾年有一定的下降，之前數據比較穩定。

金屬元素鈷、鉀和鈉的標樣強度在2014年之前比較穩定，前兩者2014年的數據比2012年的降低超過了50%，鈉的數據也降低超過了40%。

因此從2014年的數據來看，儀器可能需要更好的維護。

從表3可看成，有機法各元素總體強度比較穩定，但非金屬磷(213.617)、金屬元素鉛(220.353)的信號強度有一個逐步降低的趨勢,鈉(589.592)的信號強度有波動。有機法測定時添加鈷做內標能夠很好的校正元素靈敏度的漂移，但儀器的性能隨時間的變化仍應當引起更多的關注。

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于被測分析元素的檢測濃度，為儀器靈敏度的一個參數。對比儀器開機驗收時和現在的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定。

表2 無機法空白溶液和標準溶液發射信號強度隨時間變化的情況(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數據為實際數據折算而來。

表3 有機法空白溶液和標準溶液發射信號強度隨時間變化的情況(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.儀器性能改進方法

影響ICP-AES靈敏度和穩定性的因素有霧化器霧化效率、RF發生器功率、檢測器性能等，應當依次從這幾個方面對儀器進行維護和檢測。當然樣品的前處理方法和樣品的狀態以及測定時使用的方法都會影響測定結果的準確性和精密度，常用的內標法或內外標相結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隨著使用時間的增加，儀器的靈敏度和穩定性會出現一些問題，操作者應當關注各元素信號強度的變化，及時對儀器部分部件進行清洗和更換(如霧化器和進樣管)以及維護和檢測，使儀器能在更長的時間內準確測定樣品。

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

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

[3]陳迎霞.石油產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測定地質樣品中37個元素的準確度和長期穩定性分析[J].巖石學報，2007,23(5):1203-1210.