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電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP—OES)法在非金屬元素測定中的應(yīng)用

來源:九壹網(wǎng)
?第6卷第4期 中 國無機分析化學(xué)?。郑铮保?。NO.4?。玻埃保赌辏保苍隆。茫瑁椋睿澹螅濉。省。铮酰颍睿幔臁。铮妗。桑睿铮颍纾幔睿椋恪。粒睿幔欤簦椋悖幔臁。茫瑁澹恚椋螅簦颍。保怠保埂。洌铮椋海保埃常梗叮梗剩椋螅螅睿玻埃梗怠保埃常担玻埃保叮埃矗埃埃怠‰姼旭詈系入x子體發(fā)射光譜(ICP—OES)法在 非金屬元素測定中的應(yīng)用 楊開放黎莉 郭卿?。ㄦ?zhèn)江市環(huán)境監(jiān)測中心站,江蘇鎮(zhèn)江212000) 摘 要 電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP—OES)法越來越多地應(yīng)用于各類分析檢測中。與傳統(tǒng)方法比 較,ICP—OES法測定非金屬元素具有一定的優(yōu)勢。綜述了ICP—OES法測定非金屬元素硫、磷、硼、硅、 硒、砷、碲、碳和鹵素的最新應(yīng)用進展,提出了ICP—OES法測定非金屬元素存在的問題及發(fā)展方向?!£P(guān)鍵詞 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法;非金屬元素;應(yīng)用 中圖分類號:0657.31;TH744.11 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:2095—1035(2016)04—0015—05?。粒穑穑欤椋悖幔簦椋铮睢。铮妗。桑茫??OES?。椋睢。模澹簦澹颍恚椋睿幔簦椋铮睢。铮妗。危铮?。。metal?。牛欤澹恚澹睿簦蟆。伲粒危恰。耍幔椋妫幔睿纾蹋伞。蹋?,GUO?。眩椋睿纭。ǎ冢瑁澹睿辏椋幔睿纭。牛睿觯椋颍铮睿恚澹睿簦幔臁。停铮睿椋簦铮颍椋睿纭。茫澹睿簦颍幔臁。樱簦幔簦椋铮?,Zhenjiang,Jiangsu?。玻保玻埃埃?,China) Abstract?。桑茫小希牛印。瑁幔蟆。猓澹澹睢。椋睿悖颍澹幔螅椋睿纾欤。酰螅澹洹。椋睢。觯幔颍椋铮酰蟆。簦穑澹蟆。铮妗。幔睿幔欤簦椋悖幔臁。洌澹簦澹悖簦椋铮睿螅裕瑁椋蟆。恚澹簦瑁铮洹。瑁幔蟆。螅铮恚濉。幔洌觯幔睿簦幔纾澹蟆。铮觯澹颉。簦颍幔洌椋簦椋铮睿幔臁。恚澹簦瑁铮洌蟆。椋睢。簦瑁濉。洌澹簦澹颍恚椋睿幔簦椋铮睢。铮妗。睿铮睢恚澹簦幔臁。澹欤澹恚澹睿簦螅痢。颍澹觯椋澹鳌。铮睢。簦瑁濉。保幔簦澹螅簟。洌澹觯澹欤铮穑恚澹睿簟。铮妗。桑茫小希牛印。幔穑穑欤椋悖幔簦椋铮睿蟆。椋睢。洌澹簦澹颍恚椋睿幔簦椋铮睢。铮妗。睿铮睢恚澹簦幔臁。澹欤澹恚澹睿簦螅椋澹?,S,P,B,Si,?。樱?,As,Te,C?。幔睿洹。瑁幔欤铮纾澹睢。澹欤澹恚澹睿簦蟆。鳎幔蟆。纾椋觯澹睢。椋睢。簦瑁椋蟆。穑幔穑澹颍裕瑁濉。澹椋螅簦椋睿纭。穑颍铮猓欤澹恚蟆。鳎澹颍濉。洌澹螅悖颍椋猓澹洹。幔睿洹。妫酰簦酰颍濉。洌澹觯澹欤铮穑恚澹睿簟。洌椋颍澹悖簦椋铮睿蟆。鳎澹颍濉。幔欤螅铩。穑颍铮穑铮螅澹洌。耍澹鳎铮颍洌蟆。桑茫小希牛?;non—metal?。澹欤澹恚澹睿簦?;application?。桑茫小希牛臃ㄖ苯踊蜷g接地測定非金屬元素取得了一 月lJ昌 定的進展,與傳統(tǒng)非金屬元素測定方法相比較,其優(yōu) 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(Inductively 勢顯著。非金屬元素在我們?nèi)粘I钪邪缪葜帧。茫铮酰穑欤澹洹。校欤幔螅恚帷。希穑簦椋悖幔臁。牛恚椋螅螅椋铮睢。樱穑澹悖簦颍铮恚澹簦颍?, 重要的角色,在諸多世界先進材料中,非金屬元素含?。桑茫小希牛?,亦稱ICP—AES)以其諸多優(yōu)點成為化學(xué) 量的高低是影響其質(zhì)量和性能的重要指標(biāo)。本文主 分析領(lǐng)域中重要的大型儀器分析方法,它作為常規(guī) 要就近幾年來ICP—OES法測定非金屬元素的應(yīng)用 分析普遍采用的檢測手段,已經(jīng)被廣泛地用于不同 情況進行了論述。 行業(yè)各類樣品中金屬元素的測定,并且已經(jīng)成為部 分金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)分析方法[1。]。在ICP發(fā)射光譜 1?。桑茫小希牛臃ㄔ诜墙饘僭販y定中 中,非金屬元素具有較高的激發(fā)和電離電位,靈敏線 的應(yīng)用 均在遠紫外及真空紫外波段,使其檢測性能大打折?。保绷蛟氐臏y定 扣。隨著儀器不斷更新和分析方法的成熟, ICP光譜法測定硫元素時易被其它元素干擾, 收稿日期:2016—03—10 修回日期:2016—05—25 作者簡介:楊開放,男,工程師,主要從事環(huán)境監(jiān)測和化學(xué)分析研究。E—mail:ykfyzu@163.corn?。保丁≈袊鵁o機分析化學(xué)?。玻埃保赌辍∈Y天成等¨ 用王水消解土壤試樣,ICP—AES法測定 土壤中硫含量,研究發(fā)現(xiàn)基體中高含量的鈣對樣品 中硫含量測定存在干擾;張廷忠等 采用磷酸一氯酸 鉀飽和溶液消解,電感耦合等離子體發(fā)射光譜 法測定土壤中硫,全洗強等 ?!〔捎猛跛粴浞嵯狻悠窚y定碳酸鹽巖樣品中總硫也發(fā)現(xiàn)有此類干擾, 均通過調(diào)整儀器參數(shù),選用182.034?。睿碜鳛榱虻摹》治鼍€,得到準(zhǔn)確的測定結(jié)果。王榮等[ 通過一 過氧化氫分解巖石礦物試樣,發(fā)現(xiàn)ICP—AES法測定 全硫含量方法檢測限比堿熔法提高約一個數(shù)量級, 可適用于多種性質(zhì)的地質(zhì)樣品硫含量分析。?。保擦自氐臏y定 磷是植物生長過程中必不可少的營養(yǎng)元素之 一,它是難電離元素,ICP測定過程中容易受到基體 影響而產(chǎn)生抑制或增敏效應(yīng),靈敏線的選擇對測定 結(jié)果有一定影響。王玉功等 選取178.2?。睿椋纾狈治觥【€,氰氧化鈉熔融樣品,同時驗證國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),認(rèn) 為ICP—AES法可以快速準(zhǔn)確測定土壤中全磷含量?!±罱ǖ取〔捎酶呗人岷吞幚順悠罚宰鳛椤y定介質(zhì),成功實現(xiàn)了活性炭中硫、磷等多種元素的 同時測定。何秀芬等 以213.6?。睿碜鳛榉治鼍€, 氟化銨一鹽酸提取樣品,ICP—AES法測定有效磷含 量,結(jié)果表明,該方法測定結(jié)果與國家土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品 標(biāo)準(zhǔn)值一致,并且與分光光度法測定結(jié)果無顯著性 差異。劉宏等 …用ICP一()ES法測定環(huán)境水樣中總 磷時,發(fā)現(xiàn)銅對磷有干擾,采取背景扣除法和干擾系 數(shù)法可以有效消除此類光譜干擾,獲得準(zhǔn)確的測定 結(jié)果。磷元素含量是評判鉬精礦品質(zhì)的一個重要指 標(biāo),傳統(tǒng)測定方法不適用對產(chǎn)品適時監(jiān)控;ICP OES 法測定時,磷(213.617?。睿恚┓治鼍€受到基體中鉬?。ǎ玻保叮叮埃丁。睿恚┖豌~(213.599?。睿恚﹪?yán)重干擾,張園 等 采用多譜擬合(MSF)法,通過數(shù)學(xué)模型把待測 物光譜從干擾背景光譜中剝離出來,成功實現(xiàn)含銅 鉬精礦中磷的快速測定?!。保撑鹪氐臏y定 硼與鹵族元素氯、氟形成三鹵化硼共價化合物, 其沸點較低,常溫下即可揮發(fā),常規(guī)地質(zhì)樣品四酸溶 礦容易造成分析結(jié)果偏低。趙志飛等 選擇?。玻埃福梗担埂。睿碜鳛榕鸬姆治鼍€,建立一鹽酸一高氯 酸一氫氟酸一磷酸敞開溶礦低溫蒸發(fā),全譜直讀等離 子體發(fā)射光譜法測定土壤中硼的方法,結(jié)果表明,加 入少量磷酸控制蒸發(fā)溫度可以有效避免硼的揮發(fā), 國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗證結(jié)果準(zhǔn)確可靠,精密度和檢 出限滿足測定要求。潘淑春 …利用ICP—AES法直 接測定森林土壤浸提液中有效硼,通過穩(wěn)定性試驗、 方法檢出限、精密度試驗認(rèn)為該方法優(yōu)于甲亞胺分 光光度法,可用于土壤中有效硼含量的批量測定?!∨鹕笆鞘澜绺鲊ㄎ覈趦?nèi)都視其為禁用的食品 添加劑,目前ICP光譜法測定硼元素來間接確定食 品中硼酸或硼砂含量文獻較多 州,但是食品中含 有本底硼元素,因此通過此方法直接判斷食品中是 否含有添加劑硼砂不科學(xué)。梁邵成等_l?。萁⒊暋≥腿∏疤幚矸椒ǎ荛_食品中本底硼元素,把模擬樣 品中添加的硼砂全部分離出來,實現(xiàn)了快速準(zhǔn)確地 測定食品中添加劑硼砂含量。?。保垂柙氐臏y定 在ICP光譜分析中,樣品的分析結(jié)果不僅與分析 線的選擇,樣品的前處理有關(guān),還與光譜儀的工作條 件密切相關(guān)。劉冰冰等 ” 選擇發(fā)射功率為1 350?。?, 觀測高度為12?。恚恚F化器壓力為0.2?。停校?,泵速 為75?。颍恚椋顑x器參數(shù)的情況下,采用基體匹配法消 除鈉、鈣共存離子干擾影響,ICP—AES法測定地下 水及礦泉水中二氧化硅含量,結(jié)果與硅鉬黃分光光 度法吻合。廖上富等 踟利用ICP—OES法測定車用 汽油中硅含量,選擇288.158?。睿碜V線,共存干擾元 素少,樣品經(jīng)未加改進劑的航空煤油稀釋后,直接進 入ICP儀測定,測得方法檢出限為0.12?。恚纾耄纾健》ň芏?、準(zhǔn)確度較高,操作簡單。聶富強等 用 過氧化鈉堿熔高碳高硅鋼樣品,通過探討鈉離子、鋼 中基體元素鐵等對硅含量測定干擾情況,實現(xiàn)了 ICP—OES法準(zhǔn)確測定其中的硅含量。測定碳酸鹽 巖石中的二氧化硅,國家標(biāo)準(zhǔn)方法是高氯酸脫水重 量法或硅鉬藍分光光度法,前者操作復(fù)雜,流程長, 后者適用于二氧化硅含量很低的碳酸鹽。江錳 等[ 通過氫氧化鈉熔樣,ICP—AES法測定碳酸鹽巖 石中的二氧化硅,方法經(jīng)國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗證,結(jié) 果滿意,檢測線性范圍寬,可滿足大批量碳酸鹽巖石 中二氧化硅快速測定要求?!。保滴氐臏y定 硒是人和動物體內(nèi)必須的微量元素,而硒的營 養(yǎng)性和毒性完全取決于它的濃度,測定環(huán)境樣品中 的硒含量有重要意義。目前,原子熒光光譜法測定 硒是主要的方法 ,但是該方法需要加入去除干擾 試劑,操作過程繁瑣且只能單元素測定。ICP—AES 法靈敏度不夠高,不能滿足環(huán)境樣品中硒元素的測 定。傅慧敏等 采用自制新型霧化器與PRODI—?。牵傩腿V直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀相 聯(lián),改制成氫化物發(fā)生器,提高硒的檢測靈敏度,試 第4期 楊開放等:電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP—OES)法在非金屬元素測定中的應(yīng)用?。保贰◎灲Y(jié)果表明,綠茶、人發(fā)和土壤樣品經(jīng)一過氧化 樣有較高的靈敏度。高建欣¨3 通過酸化氫氧化鉀 水溶液,使樣品中的碳酸根生成二氧化碳,生成的二 氫一氫氟酸體系微波消解完全分解后,結(jié)果準(zhǔn)確性、 精密度和檢出限均能滿足檢測要求。常胖胖等?。常摺》謩e用濕法消解和微波消解對樣品進行預(yù)處理,測 定鬼針草中硒的含量,發(fā)現(xiàn)濕法消解沒有檢測到硒, 可能與消解及趕酸時選取的溫度下生成硒化氫揮發(fā) 氧化碳在水中溶解度比較大而溶解在原水溶液中, 然后使用ICP—AES蠕動泵抽取溶液,并使溶液在霧 化器中進行氣液分離,使溶液中的二氧化碳以氣態(tài) 進樣方式測定,顯著改善了測定靈敏度和檢出限?!y定了真實樣品氫氧化鈉與氫氧化鉀中碳酸根含 量,結(jié)果與滴定法吻合。本方法與傳統(tǒng)的在線蒸氣 發(fā)生法比較,無需變動儀器任何進樣設(shè)置,為快速分 析各種燒堿中的無機碳提供了一個很好的測定方 法。同樣段旭川等?。莼诙趸荚谒杏休^大 溶解度,提出了用ICP—AES法測定水樣中無機碳含 有關(guān);微波消解具有化學(xué)試劑用量少,硒回收率高且 避免揮發(fā),對工作環(huán)境無污染等優(yōu)點,是測定樣品中 硒含量較適宜的預(yù)處理方法?!。保渡樵氐臏y定?。桑茫泄庾V儀與氫化物發(fā)生器聯(lián)用技術(shù)極大提高 了儀器的靈敏度,還可以有效地避免基體帶來的干 擾效應(yīng)。砷屬于易揮發(fā)元素 ,在高溫處理下易揮 發(fā)損失,賀攀紅等_2 將土壤樣品用水浴加熱,王水 溶解1 h,在鹽酸(10 )介質(zhì)下,用0.5?。蹋恚椋畹妮d 量時,用離線二氧化碳發(fā)生及原位再溶解作為樣品 溶液的制備方法;樣品經(jīng)過儀器上常規(guī)采用的單管 進樣裝置導(dǎo)入,經(jīng)氣液分離器在172.4?。耄校釅毫l 件下,使試液中二氧化碳分離析出,用ICP—AES法 測定其濃度?!。保埂←u素的測定 鹵素在ICP光譜測定過程中穩(wěn)定性較差,正確 氣流量,10?。纾痰呐饸浠c一氫氧化鈉作為還原劑, 將自行設(shè)計的一種新型氫化物發(fā)生器與ICP-AES 聯(lián)用測定痕量砷。許金偉等[2 采用微波消解法對 樣品進行預(yù)處理,通過對檢測條件、儀器參數(shù)的選擇 及優(yōu)化制定了利用ICP—AES技術(shù)檢測食品中總砷 處理樣品、選擇測定介質(zhì)和儀器參數(shù)是準(zhǔn)確測定樣 品中鹵素的關(guān)鍵。趙彥等 應(yīng)用ICP—AES法建立 了定量分析車用汽油中氯的新方法,選擇航空煤油 作為稀釋劑,波長134.724?。睿頌榉治鼍€,在輔助氣 含量的方法。而宋應(yīng)球等[2?。萦猛跛?、鹽酸分別溶解 銻、三氧化二銻樣品,以鹽酸為介質(zhì),ICP—AES法直 接測定了砷量,并且該法比現(xiàn)用國家標(biāo)準(zhǔn)方法操作 簡便,特別是無需使用有機試劑分離基體,有利于保 護分析人員身體?!。保讽谠氐臏y定 中引入0.05 L/rnin氧氣,有效地消除積碳,保持等 離子體穩(wěn)定;該方法考察了儀器發(fā)射功率,霧化氣流 量,輔助氣流量以及氧氣流量對氯信背比的影響,確 定了ICP—AES儀的最佳分析條件,通過標(biāo)準(zhǔn)加入法 校正基體效應(yīng)和信號漂移對測量所造成的影響。陶 振衛(wèi)等。。胡采用氧彈燃燒前處理,優(yōu)化儀器工作條 件,ICP—OES法測定塑料中的氯和溴,結(jié)果與離子 碲是一種稀散元素,在冶金、制冷材料、半導(dǎo)體 材料和紅外材料等方面有著廣泛應(yīng)用。迄今為止, 對碲的檢測研究還較少。ICP—AES法直接測定鋼 鐵中的微量碲,靈敏度低,且有較強的干擾,王向 陽[2胡采用氫化物發(fā)生,形成氫化物的特殊性質(zhì),可 色譜比對表明該方法具有良好的準(zhǔn)確度。碘具有極 強的親生物性和高活動性等特點,使其化學(xué)分析有 一有效地提高檢測靈敏度,并能消除干擾,得到滿意的 浸9定結(jié)果。張忠亭等 通過選取儀器觀測高度為?。桑怠。椋裕欤欤?,霧化氣流速為0.8 L/min,射頻功率為1?。常埃啊。祝〔ㄩL為214.281?。睿碜V線,將樣品用王水消解,建立 了用ICP—AES測定煉銻泡渣中碲的方法,由于煉銻 定的難度。張友平等 朝比較了用ICP—OES法測 定碘時采用生成揮發(fā)物進樣技術(shù)和普通液體進樣技 術(shù)的兩種方法,確立了測定二次精制鹽水中碘含量 的實驗條件,該法解決了傳統(tǒng)方法檢驗時間長、準(zhǔn)確 性差的問題。 泡渣樣品中鑭、釩、鉑、鈮、錸含量很低,可以忽略其干 擾因素的影響。畢建玲等 0=對碲的條件、共存元素 的干擾情況及樣品處理的最優(yōu)選擇,建立了ICP-AES 法測定工業(yè)廢水中碲的方法?!。保柑荚氐臏y定?。病〗Y(jié)語 目前大多數(shù)非金屬元素的國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法操 作過程繁瑣,耗時長,分析過程中甚至使用有毒試 劑,不能滿足快速、準(zhǔn)確的檢測要求。非金屬元素 ICP發(fā)射光譜法具有較高的激發(fā)和電離電位,靈敏 線多在真空紫外波段,使其靈敏度和檢出限較差。 氣態(tài)發(fā)生進樣技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于ICP發(fā)射 光譜法中,常用的氣態(tài)進樣方法是氫化物進樣法和 二氧化碳進樣法,與常規(guī)霧化進樣方法比較,氣態(tài)進?。欤浮≈袊鵁o機分析化學(xué)?。玻埃保躲` 近年來,隨著光譜儀技術(shù)的革新,樣品進樣方式的改 進,以及與氫化物發(fā)生器聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用,ICP光譜 儀靈敏度和檢出限得到顯著改善。通過靈活地選擇 待測元素的分析線和采用儀器校正光譜干擾功能軟 件,一定程度上解決了干擾問題。與傳統(tǒng)無機分析 技術(shù)相比,ICP—OES法具有較低的檢出限、較寬的 動態(tài)線性范圍、多元素同時快速分析等特點,同時避 免人為控制過程中帶入的不確定因素,大批量樣品 測定更顯優(yōu)勢?!纳鲜鲅芯砍晒?,今后還應(yīng)該解決和發(fā)展的 方向有以下兩點:(1)在實際復(fù)雜樣品測定時,儀器 出現(xiàn)各種干擾問題是影響測定結(jié)果準(zhǔn)確性的主要因 素,也是ICP光譜發(fā)展過程中需要解決的主要問 題,ICP光譜儀應(yīng)向智能化發(fā)展,儀器根據(jù)樣品 存元素的信息,自動選擇適宜波長,在有其它譜線干 擾的情況下,自動擬合背景基線,消除干擾現(xiàn)象?!。ǎ玻┰氐牟煌瑑r態(tài)具有不同的化學(xué)特性和毒性特 點,ICP-OES法雖然能夠測定自然界中絕大多數(shù)元 素,但是測定的結(jié)果只是元素的含量,今后ICP聯(lián)用 技術(shù)進行元素化學(xué)價態(tài)分析將成為更高的應(yīng)用平臺?!⒖嘉墨I 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