離子色譜法測定鍍液中的六價鉻離子

祁井利，張友亮 ，鄧志偉，張守華，仉喜峰

1.安泰科技股份有限公司，北京 100083；2.安泰愛科科技有限公司，山東 淄博 255022）

鉻的氧化態主要有兩種：三價和六價。最簡單的三價鉻形式為Cr3+，Cr3+在酸性條件下溶于水，在堿性條件下則會與氫氧化物形成沉淀。由于配體交換很慢，因此三價鉻在自然界中的活性低，非常穩定。六價鉻主要以鉻酸鹽和重鉻酸鹽的離子形式存在，不同pH條件下這兩種離子可以相互轉化，在酸性條件下以 形式存在，在堿性條件下則以形式存在。無論以哪種形式存在，六價鉻都具有強氧化性，所以六價鉻會對生態環境造成一定污染。另外，六價鉻有很高的毒性，對人體危害特別大。紫外-可見分光光度計(UV-Vis)對有色溶液中六價鉻的測定有一定誤差，且操作比較麻煩。研究能夠準確測定六價鉻存在及其含量的方法具有十分重要的意義。離子色譜(IC)法自1975年問世以來發展很快，已在環境監測、石油化工、半導體工業、食品、生化等領域得到廣泛應用。離子色譜法[1]分為抑制型(雙柱)和非抑制型(單柱)，二者比較，后者具有可選擇多種流動相的特點，可充分發揮色譜的分離分析功能。本文擬用單柱陰離子色譜法對鍍液中的六價鉻進行定性和定量分析，并通過紫外-可見分光光度計[2]對其可行性進行驗證。

1 實驗

1.1 儀器及其工作條件

ICS-1500型離子色譜儀(戴安公司)，定量環15 μL，HPIC-CS5陰離子交換柱，淋洗液為5.0 mmol/L Na2CO3和1.0 mmol/L NaHCO3的混合液，流速1.0 mL/min，ASRS-4mm抑制器，高純氬氣作為保護氣。

TU-1901型雙光束紫外-可見分光光度計(北京普析)，檢測波長540 nm，顯色液為1.0 g/L的二苯碳酰二肼溶液。

1.2 試劑及其配制

淋洗液：稱取1.06 g的Na2CO3和0.17 g的NaHCO3，先用超純水溶于干凈的燒杯中，然后用超純水定溶于2 L的容量瓶中。

100 g/L氫氧化鈉溶液：準確稱取分析純的氫氧化鈉100 g，溶于1000 mL的容量瓶中，搖勻。

200 mg/L鉻酸鹽標準溶液：稱取0.167 g在105 °C～110 °C下烘干后的K2CrO4晶體，溶于含有1滴100 g/L氫氧化鈉溶液的500 mL容量瓶中。

1000mg/L六價鉻標準液：國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院生產，對比測試時通過UV-Vis進行曲線標準化。

100mg/L六價鉻標準溶液：準確量取10 mL的1000 mg/L六價鉻標準液，溶于含有1滴100 g/L氫氧化鈉溶液的100 mL容量瓶中，搖勻。

樣品1和樣品2(均含六價鉻0.65 mg/L)：準確量取6.5 mL的100 mg/L六價鉻標準液，溶于含有1滴100 g/L氫氧化鈉溶液的1000 mL容量瓶中，搖勻。

樣品3和樣品4(均含六價鉻0.65 mg/L)：準確量取6.5 mL的100 mg/L六價鉻標準液，以堿性化學鍍鎳液(含硫酸鎳5 g/L、次磷酸鈉10 g/L，pH = 8.5～9.0)為溶劑，溶于1000 mL容量瓶中，搖勻，溶液呈深綠色。

2 結果與討論

2.1 實驗條件的選擇

鉻酸根與重鉻酸根的轉化如式(1)所示。

一般認為pH在8以上時，鉻酸根不會轉化成重鉻酸根；pH在4左右時溶液中只有重鉻酸根，無鉻酸根存在。由于重鉻酸鹽對色譜柱會造成一些損害，且其離子峰的出現需要較長的時間，因此測試溶液定為堿性(pH ＞ 8為宜)，這也與淋洗液的酸堿度相符。

圖1 不同濃度的鉻酸鹽標準溶液的離子色譜線Figure 1 Ion chromatograms of the standard solutions with different concentrations of chromate

2.3 六價鉻的定量分析

2.3.1 標準曲線的建立

由圖2和圖3知，所繪制的標準曲線具有很好的線性相關性，相關系數為0.996。

圖2 測定Cr(VI)的標準曲線 Figure 2 Standard curve for determination of Cr(VI)

圖3 為2.00、4.00、8.00和10.00 mg/L的重疊譜線Figure 3 Overlapped spectra for the solutions with 2.00, 4.00, 8.00, and 10.00 mg/L

2.3.2 與UV-Vis測定的比較

由表1可知：兩種儀器的測試重復性較好，相對標準偏差(RSD)小于5%，IC的測試結果都在允許誤差范圍(±5%)之內。由表2結果可以看出，IC測試樣品的平均回收率為97.2%，而UV-Vis測試樣品的回收率偏差較大。可見溶液的顏色對紫外-可見分光光度計測定影響較大，離子色譜儀測定卻不受影響。

表1 不同儀器復測六價鉻標準溶液的結果 Table 1 Twice determination results for the standard solutions of hexavalent chromium by using different instruments

表2 不同儀器測定含0.65 mg/L Cr(VI)樣品的結果 Table 2 Determination results for the sample containing 0.65 mg/L of hexavalent chromium by using different instruments

3 結論

(1)離子色譜儀可對樣品中的六價鉻進行定性、定量分析.

(2)離子色譜法測試時，需將被測液的pH調至大于8。

(3)在實際檢測樣品中的六價鉻含量時，離子色譜儀較紫外-可見分光光度計更便捷，測試的準確度更高，特別是在測定有色溶液(如高錳酸鉀溶液)中的六價鉻時，可有效避免顏色干擾，遠優于紫外-可見分光光度法。