電感耦合等離子體質譜法測定硫酸鋅產品中6種痕量元素

黃康利，袁 齊，林濱鈺

(廣東省韶關市質量計量監督檢測所，廣東 韶關 512023)

硫酸鋅是一種重要的化工原料，廣泛的應用于工業、農業、醫藥以及食品添加劑等各個領域[1]，然而由于原料復雜、技術工藝水平的不足，所生產出來的產品中通常含有鉛、鐵、錳、鎘、鉻、砷等雜質元素。隨著國內市場的逐步飽和，高質量硫酸鋅產品開始謀求海外拓展市場，因此需要尋找一種高效快捷、精確的檢測硫酸鋅產品方法。目前，國內外硫酸鋅產品中雜質元素的檢測方法主要有：原子吸收光譜法、極譜法、分光光度法、石墨爐原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、電感耦合等離子發射光譜法等。這些方法要么樣品預處理繁瑣，流程冗長，要么需要進行分離富集，要么不能多元素同時測定。近年來，電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)技術發展十分迅速，是國際上公認的最強有力的元素分析技術之一，但如何消除基體的干擾一直是ICP-MS應用的難點[2-5]。本文將ICP-MS的分析方法引入到硫酸鋅產品中雜質元素的測定，采用稀釋法和內標法克服基體效應，建立一種高效、準確的測量硫酸鋅產品中雜質元素的分析方法。

1 實驗部分

1.1 實驗主要儀器和試劑

電子天平：METTLERAE200；超純水機Milli-Q Reference、電感耦合等離子體質譜儀(ICP-MS)：布魯克AuroraM90；原子吸收分光光譜儀：ContrAA700；原子熒光光譜儀：海光AFS-9700。

主要試劑：硝酸(UP級)；Cr、Fe、Pb、Cd、Mn、As單元素標準儲備液(鋼鐵研究總院)：1000 mg/L；內標溶液：10mg/L的Rh、Re溶液，以1%HNO3為介質，由單標儲備液1000mg/L(鋼鐵研究總院)配制；高純氬氣(純度不低于99.999%)。

1.2 儀器工作條件

在測量樣品前，采用設備調諧液對設備的工作參數進行優化調整，優化后的實驗參數見表1。

表1 等離子體質譜儀工作參數Table 1 Working conditions of ICP-MS

1.3 實驗方法

稱取0.2500 g硫酸鋅樣品于200 mL聚四氟乙烯燒杯中，加少量水潤濕，加入15mL(1+2)HNO3，在電熱板上低溫加熱溶解，冷卻后用超純水定容至100 mL聚四氟乙烯容量瓶，搖勻。在最優條件下用ICP-MS測定6種痕量元素，同時做空白實驗。

實驗過程中用到的器皿均為聚四氟乙烯材質，用5%優級純的HNO3浸泡6～8 h后，再用超純水沖洗三遍，方可使用。

2 結果與討論

2.1 測定同位素的選擇

ICP-MS測定硫酸鋅樣品中Pb、Fe、Mn、Cd、Cr、As時，As、Mn的同位素均只有1個且不受其他元素干擾，即75As和55Mn；208Pb、56Fe、52Cr均為Pb、Fe、Cr的同位素中既不受其他元素干擾，豐度又最高，Cd的同位素較多，豐度較大的同位素有5個，110Cd、111Cd、112Cd、113Cd、114Cd，試驗選擇111Cd，其中110Cd、112Cd、113Cd、114Cd分別受到110Pd、112Sn、113In、114Sn的干擾，因此選擇不受干擾的111Cd。

2.2 基體效應

硫酸鋅樣品中，高濃度的Zn元素基體效應很難被量化和消除，且高濃度的基體元素將導致采樣錐堵塞，使儀器的分析精度變差，影響測定結果[6]。謝華林指出[7]，當鋅基體的含量在5 mg/L以下時，Cr、Fe、Pb、Cd、Mn等元素的信號均沒有太大的改變，當鋅基體達到100 mg/L時這些元素的信號幾乎都會會受到鋅基體的影響。在硫酸鋅產品中鋅的質量分數大約為23%，為消除基體影響，試驗選擇稀釋法和內標法。具體表現為將測量液中鋅的含量稀釋至50 mg/L左右，并選用Rh、Re內標元素對待測元素進行校正，其中Rh校正Fe、Mn、Cd、Cr、As，Re用來校正Pb。

2.3 方法檢出限

在優化實驗條件下，繪制待測元素校準曲線，相關系數均在0.9950以上。對樣品的鋅基空白液連續測量11次，按公式DL=χB+3σB計算檢出限，其中χB為平均空白值，σB為空白值標準偏差，得到各元素的檢出限DL分別如下：鉛為0.02μg/L，鐵為0.25μg/L，錳為0.18μg/L，鎘為0.15μg/L，鉻為0.09μg/L，砷為0.12μg/L。

2.4 相對標準偏差與回收率

由于缺乏硫酸鋅標準物質，本試驗選用一種工業級硫酸鋅樣品，按照實驗方法對硫酸鋅樣品中的6種痕量元素進行測定，進行加標回收試驗，并與AAS[8]、AFS[9]的方法進行比對，考察方法的精密度和準確度，結果如表2。

表2 樣品分析結果Table 2 Analytical results of Zinc sulphate

3 結論

本文采用ICP-MS法測定了硫酸鋅產品中鉛、鐵、錳、鎘、鉻、砷6種痕量元素，通過優化儀器參數、選擇合適同位素消除基體干擾，能夠不經分離富集直接測定硫酸鋅產品中6種雜質元素的含量，相對標準偏差在1.3%～10.4%之間，加標回收率在93.0%～106.1%之間，此方法快速、準確、檢出限低、靈敏度高。