用離子色譜法與分光光度法比較分析工業堿中氯酸鹽的含量

郭健

(天偉化工有限公司，新疆 石河子 832000)

1 氯堿生產中檢測氯酸鹽的必要性

氯酸鹽(主要氯酸鈉)是鹽水溶液在電解過程中副反應的產物，它的濃度隨著堿液的蒸發濃縮而升高[1]。

氯酸鹽含量增高，多消耗了電解產物氫氧化鈉和氯氣，降低了氯氣純度，增加了氯氣中氧的含量及電耗，降低了電流效率；加劇了不銹鋼設備的腐蝕，直接影響產品的質量。氯酸鹽高溫分解生成氯化鈉，增加了產品中氯化鈉的含量，降低了氫氧化鈉的相對含量，導致固堿質量下降。常用的氯酸鹽測定方法有滴定法[2]和分光光度法，筆者通過對離子色譜法與分光光度法的常規分析對比，總結了堿中氯酸鹽含量的檢測經驗。

2 試驗部分

2.1 分光光度法

2.1.1 原理

在強酸介質中，氯酸鈉與鄰-聯甲苯胺反應，生成穩定的黃色絡合物，再用分光光度計測其吸光度。

2.1.2 試劑盒材料

采用分析純試劑盒，二次蒸餾水或相應純度的水、鹽酸(GB 622)、質量濃度為1.000 g/L的鄰-聯甲苯胺溶液、 質量濃度為200 g/L的氫氧化鈉(GB 629)溶液、質量濃度為0.1 mg/mL的氯酸鈉標準溶液、質量濃度為0.01 mg/mL的氯酸鈉標準溶液。

2.1.3 儀器和設備

一般實驗室儀器和分光光度計。

2.1.4 試樣及其制備

稱取5～10 g試樣，稱準至0.01 g，置于100 mL容量瓶中。

2.1.5 空白試驗

空白試驗與試樣同時進行，其測定過程和所用試劑與測定試樣的時間相同，只是在測定時以試劑氫氧化鈉代替了試樣。

2.1.6 試樣吸光度的測定

稱取5 g試樣于100 mL燒杯中，并注入質量濃度為1.000 g/L的鄰-聯甲苯胺溶液2 mL，再加入10 mL水，在冷水浴中用滴管逐滴注入鹽酸，邊滴加邊振蕩；以質量濃度為10 g/L的酚酞溶液為指示劑進行中和；中和完畢后，再加入過量的鹽酸溶液30 mL，將燒杯從冷水浴中移出；在100 mL容量瓶中定容，搖勻，靜置10 min顯色；在波長442 nm處測定其吸光度。

2.1.7 標準曲線的繪制

(1)標準比色液的配制。

將與測定試樣所含氫氧化鈉等量的質量濃度為200 g/L的試劑氫氧化鈉分別置于100 mL容量瓶中，再依次加入質量濃度為0.01 mg/mL的氯酸鈉標準溶液0 、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL，然后將容量瓶從冷水浴中移出，用水稀釋定容至刻度，搖勻，靜置10 min，顯色。

(2)標準比色溶液吸光度的測定。

將分光光度計波長調至442 nm，用純水調節分光光度計的零點，進行吸光度的測定。

(3) 標準曲線的繪制。

從標準比色溶液的吸光度扣除試劑空白的吸光度，以100 mL標準比色溶液中氯酸鈉質量(μg)為橫坐標，以與其對應的吸光度值為縱坐標繪制標準曲線。

2.1.8 試驗結果的計算

由標準曲線上查出與所測試樣相對應的氯酸鈉質量(μg)，按式(1)計算氯酸鈉的質量分數(w)：

w= (m1/m0)×100%。

(1)

式中：

m0為試樣質量，μg；

m1為由標準曲線中查出與被測試樣吸光度相對應的氯酸鈉質量，μg。

2.2 離子色譜法

2.2.1 儀器與試劑

ICS-600型離子色譜儀、陰離子色譜柱、ATH-HC500捕獲柱、基因型超純水器、氯酸根標準溶液(質量濃度為1 000 μg/mL)。

2.2.2 測定條件

樣品均由分析純試劑和超純水配制而成。

2.2.3 曲線繪制

按照陰離子色譜柱對應調試好儀器，開啟離子色譜，將氯酸鈉標準試劑的質量濃度由1 mg/mL稀釋到0.01 mg/L，分別吸取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL置于100 mL容量瓶中，用超純水稀釋定容至刻度，搖勻。

將1 mL一次性注射器、一次性過濾網、氫柱連接在一起，取1 mL注入色譜儀；樣品出峰結束之后，點擊主菜單數據，設置名稱(堿中氯酸鹽)，雙擊“譜圖”“校正”和“處理方法”[3]，“檢測”選擇“譜圖區域”“運行向導”，點“下一步”“下一步”“下一選擇性步”，選擇0.1的峰面積，點“下一步”。

上述操作完成后，點擊“組分”“運行向導”“下一步”，輸入“名稱”，輸入“級別”“濃度”，完成標準曲線制作。

2.2.4 試驗方法

按氯酸鹽離子色譜分析方法：用2 mL刻度管吸取試樣2 mL至100 mL容量瓶中，加水至刻度并搖勻。用專用的1 mL氯酸鹽注射器、1個氫柱、1個一次性過濾網，吸1 mL樣品緩慢注入色譜儀，進行試樣測定。

2.2.5 試驗結果的計算

離子色譜直接出結果。為了方便與分光光度計測出來的數據進行對比，單位取“mg/L”。可以根據公式(2)進行計算：

w′=ρ0÷10 000×50%。

(2)

式中：

ρ0為離子色譜顯示的樣品中氯酸鹽的質量濃度，mg/L；

50為溶液稀釋的倍數。

3 結果與討論

3.1 2種方法的取樣量、檢測時間對比

3.2 2種方法的靈敏度、選擇性、人體危害性對比

隨著信號處理和檢測技術的發展，離子色譜可以檢測μg/L質量濃度級別的離子，通過選擇合適的分離體系，離子色譜可以獲得較高的選擇性，這些是常規分光光度法不具備的。

分光光度法測氯酸鹽要用到許多化學試劑，長期接觸化學試劑會對人體造成一定程度的損害。這些損害都是長期的，且是無法消除的。離子色譜法只須對樣品做簡單處理就可以完成操作，人體不會受到任何損害。

3.3 不同方法測定結果對比

取10天片堿樣本，分別用分光光度法和離子色譜法進行分析。并先用excel計算出2種方法測定結果的相關系數為0．993 2，說明2種方法測定結果是相關樣本。分析2種方法測定堿中氯酸鹽含量的差異時，求取10天片堿中氯酸鹽含量測試結果的平均值，統計結果如表1所示。

表1 用兩種方法測得的氯酸鹽含量Table 1 Chlorate content determined by two methods respectively

分光光度法和離子色譜法測定堿中氯酸鹽的含量，平均值的絕對偏差不大，不超過0.000 5%。結果偏差不大，差異不明顯，在試驗誤差允許的范圍內。2種方法都可以得到較好的準確度。分光光度法測定結果稍低,產生的原因可能是手動操作不太規范，滴加溶液不完全或者溶液靜置時間不夠，顯色不完全，從而造成測定結果偏低。

3.4 測定方法優缺點的對比

4 結語

經以上分析比較，在測定堿中氯酸鹽的試驗過程中，分光光度法和離子色譜法測定結果絕對偏差不大，離子色譜法靈敏度高、選擇性好，測定樣品用的時間短，方法簡便，可同時分析樣品中多種陰離子的含量，可自動進樣，且所需樣品量少，大大減少了工作量，提高了工作效率，對人體沒有任何傷害。只是成本稍高，但在有條件的實驗室中用離子色譜法測定堿中氯酸鹽含量，可以節省人力、時間和試劑，并可同時對其他陰離子進行定量分析，前景廣，后期效果顯著。