ICP-OES和FAAS測定九水合硝酸鋁中鈉的比較

張均祥，李炳華

ICP-OES和FAAS測定九水合硝酸鋁中鈉的比較

張均祥1，2，李炳華1，2

（1. 廣東廣試試劑科技有限公司，廣東 肇慶 526238； 2. 廣州化學試劑廠，廣東 廣州 510288）

對九水合硝酸鋁樣品中鈉質量分數分別采用FAAS和ICP-OES進行了對比分析。實驗表明：FAAS測定樣品中Na的RSD分別為2.56%、1.99%，加標回收率分別為104%、100%；ICP-OES測定樣品中Na的RSD分別為1.73%、1.57%，加標回收率分別為99%、100%。FAAS和ICP-OES測定時都需考慮基體干擾，兩種儀器測定方法不存在顯著性差異，均可用于九水合硝酸鋁中鈉的測定。

ICP-OES；FAAS；九水合硝酸鋁；鈉

九水合硝酸鋁常用于有機合成、石油加工的催化劑、紡織工業的媒染劑，還用于顯像管生產，也用于鞣革和制造白熾電燈絲，而在實驗室用于制取純的氫氧化鋁和氧化鋁。

九水合硝酸鋁的合成工藝有幾種，其中一種是用金屬鋁直接和硝酸反應[1]，反應方程式如下：

Al+4HNO3→Al(NO3)3+2H2O+NO↑。

硝酸對鋁的鈍化作用在合成時表現尤為突出，合成Al(NO3)3的反應進行得相當緩慢，所采取的措施除了將鋁錠刨成鋁花外，還要稀釋硝酸。盡管如此，反應也較緩慢，所放出的氣體基本無色。硝酸鹽一般都溶于水，鋁錠中各種金屬均進入溶液，很難制得純凈的九水合硝酸鋁產品。

還有一種就是利用鋁具有典型的兩性金屬的性質，使它先與堿作用，生成鋁酸鹽，再與硝酸反應生成氫氧化鋁，氫氧化鋁與硝酸反應[2]制得硝酸鋁，反應方程式：

Al+2NaOH+2H2O→2Na(AlO2)+3H2↑；

Na(AlO2)+HNO3+H2O→NaNO3+Al(OH)3↓；

Al(OH)3+3HNO3→Al(NO3)3+3H2O。

由于其工藝反應本身原因且鈉在自然界中普遍存在，九水合硝酸鋁中測鈉成為控制其產品質量的一項內容。

對九水合硝酸鋁中鈉的檢測已有相關標準，如ACS[3]標準、《化學試劑 九水合硝酸鋁（硝酸鋁）》 （T/CSTM 00069—2019）[4]，均采用原子吸收分光光度法（FAAS）測定其中鈉。目前國內各行各業中存在儀器的配置差異，部分企業只有電感耦合等離子體發射光譜儀，這給產品的出廠和驗收造成了困擾，為解決這個問題，筆者參照ACS標準，用原子吸收分光光度法（FAAS）和電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）對九水合硫酸鋁中鈉進行了測定，比較兩者之間的差異[5-6]。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器

AA900火焰原子吸收分光光度計，美國Perkin Elmer公司；Agilent 5110 ICP-OES電感耦合等離子體發射光譜儀，美國安捷倫公司。

1.2 試劑

0.01 mg·mL-1Na標準雜質溶液，廣東廣試試劑科技有限公司；九水合硝酸鋁，廣東廣試試劑科技有限公司；高純氬氣，99.99%；實驗用水均為超純水。

1.3 實驗方法

1.3.1 FAAS測九水合硝酸鋁中Na

按GB/T 9723—2007[7]中7.2.2的規定測定，結果按7.2.3的規定計算。

1.3.2 ICP-OES測九水合硝酸鋁中Na

按GB/T 23942—2009[8]中7.3.3的規定測定，結果按7.3.4的規定計算。

1.4 儀器工作條件

1.4.1 原子吸收分光光度法（FAAS）

儀器工作條件如表1所示。

1.4.2 電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）

RF功率為1.20 kW；冷卻氣為氬氣，流量為 12.0 L·min-1；輔助氣為氬氣，流量為1.00 L·min-1；載氣為氬氣，流量為0.70 L·min-1；觀測高度為12 mm；積分時間為5 s。

2 結果與討論

2.1 方法原理對比

原子吸收分光光度法（FAAS）的方法原理：從光源輻射出待測元素的特征波長的光，通過火焰原子化系統產生的樣品蒸氣時，被蒸氣中待測元素的基態原子吸收，在一定的試驗條件下，吸光度與待測元素的濃度成正比。

電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）的方法原理：液體樣品由載氣帶入霧化系統進行霧化后，以氣溶膠形式進入等離子體的軸向通道，在高溫和惰性氣體中被充分蒸發、原子化、電離和激發，發射出的所含元素的特征譜線經分光系統進入光譜檢測器，光譜檢測器依據特征光譜進行定量分析。

原子吸收分光光度法（FAAS）和電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）的測定原理都是基于電子能級躍遷的能量（差別在于前者是吸收能量，而后者是發射能量），都能有效測定微量金屬元素質量分數且檢出限能達到10-6級[9]。

2.2 標準曲線的繪制及測量結果

為了盡量保證測量的一致性，兩種儀器均配置了相同的曲線點，為了消除基體干擾，均選擇標準加入法測定，加標質量濃度分別為0.1、0.2、0.3 μg·mL-1，兩個實際樣品（樣1、樣2）標準曲線如圖1至圖4所示。

圖1 FAAS標準曲線（樣1）

2.3 精密度實驗對比

分別對樣品（樣1、樣2）進行6次測定，結果見表2。

圖2 ICP-OES標準曲線（樣1）

圖3 FAAS標準曲線（樣2）

圖4 ICP-OES標準曲線（樣2）

表2 兩種儀器測定精密度比較

2.4 加標回收率實驗對比

分別對樣品（樣1、樣2）進行加標回收率測定，結果見表3。

表3 兩種儀器測定加標回收率比較

2.5 分析與討論

火焰原子吸收光譜法（FAAS）與電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-OES）都可以測定化學試劑中金屬雜質。

原子吸收光譜法和原子發射光譜法相比具有以下優點：①由于使用空心陰極燈作銳線光源，且原子的吸收線比發射線數目少得多。樣品中共存元素的輻射線或分子輻射線對待測元素的光譜干擾小，因此選擇性高。②樣品中待測元素只要離解成原子蒸氣就可進行測定，不必將元素激發，故所需原子化的能量較低，且原子蒸氣中基態原子比激發態原子多，因此靈敏度高。③原子吸收光譜法測定的是銳線光源輻射經原子蒸氣吸收后光強度的降低，不同于原子發射光譜法測定相對于背景的信號強度，因此背景對測定的影響小，而有更佳的信噪比。

原子吸收光譜法也有不足之處，表現為：① 當測定不同元素時，原則上必須更換對每種元素發射特定輻射波長的空心陰極燈。②由于制造空心陰極燈技術的限制，到現在還不能測定共振吸收線處于真空紫外區的非金屬元素，如硫、磷等[10]。

FAAS屬于原子吸收光譜法的一種，主要應用在單元素準確定量，ICP-OES屬于原子發射光譜法的一種，主要應用在多元素同時測定。由圖1至圖4和表2、表3可以看出，FAAS和ICP-OES都可以測定九水合硝酸鋁中鈉元素，無明顯不同，FAAS測定樣品中Na的RSD分別為2.56%、1.99%，加標回收率分別為104%、100%；ICP-OES測定樣品中Na的RSD分別為1.73%、1.57%，加標回收率分別為99%、100%。兩種方法回收率都在允許范圍內，精密度也在分析范圍要求之內。

3 結 論

采用FAAS或ICP-OES測定九水合硝酸鋁中鈉，操作簡單，線性好，精密度高，回收率在允許范圍內。FAAS具有方法成熟、測定準確快速、應用廣泛、儀器價廉等優點，但只能實現單元素的測定；ICP-OES具有線性范圍寬、準確度高、元素覆蓋范圍廣、可實現多種元素同時測定等優點，但儀器價格較高，運行成本也高，建議根據自己的需求和現有條件選擇合適的測定方法。

［1］曹素忱．化學試劑與精細化學品合成基礎（無機分冊）[M].北京：高等教育出版社，1991．

［2］段長強.現代化學試劑手冊 第一分冊 通用試劑[M]. 北京：化學工業出版社，1988．

［3］Reagent Chemicals:Specifications and Procedures,Eleventh Edition[S]. America:The American Chemical Society,2016．

［4］T/CSTM 00069—2019，九水合硝酸鋁（硝酸鋁）[S].

［5］盧遠梅等．基于AAS、ICP-OES測定煤中堿金屬元素的對比分析[J].新疆大學學報，2017， 34（3）：303-307．

［6］倪偉茗．火焰原子吸收分光光度法（FAAS）和電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-AES）對比研究[J].環境科學導刊，2020，39（增刊）：106-110．

［7］GB/T 9723—2007，火焰原子吸收光譜法通則[S].

［8］GB/T 23942—2009，電感耦合等離子體原子發射光譜法通則[S].

［9］張宗彩. F-AAS與ICP-OES測定復合肥料中鐵、錳、鋅、銅、鈣、鎂含量的對比試驗[J].化肥工業，2017，44（4）：15-19．

［10］于世林，杜振霞．化驗員讀本（儀器分析）[M].北京：化學工業出版社，2019，

Comparison of Sodium Determination in Aluminum Nitrate Nonahydrate by ICP-OES and FAAS

1,2,1,2

（1. Guangdong Guangshi Reagent Technology Co., Ltd., Zhaoqing Guangdong 526238, China;2. Guangzhou Chemical Reagent Factory, Guangzhou Guangdong 510288, China）

The mass fraction determined results of sodium in aluminum nitrate nonahydrate with FAAS and ICP-OES were compared. The results showed that the RSD of FAAS in the determination of Na were2.56% and 1.99%, the recovery rate were 104% and 100%. The RSD of ICP-OES in the sample were 1.73% and 1.57%, the recovery rate were 99% and 100%. The matrix interference should be considered in the determination of FAAS and ICP-OES, and there was no significant difference between the two methods, they could used for the determination of sodium in aluminum nitrate nonahydrate.

ICP-OES; FAAS; Aluminum nitrate nonahydrate; Sodium

2021-04-21

張均祥（1982-），女，湖南省邵陽市人，分析工程師，2006年畢業于吉首大學化學專業，研究方向：化學試劑分析及標準的起草。

TQ420.7

A

1004-0935（2021）11-1738-03