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Plasma 3000型全譜電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜測試高純氯化銨中痕量元素含量
前言
氯化銨，簡稱氯銨，是一種無機物，化學(xué)式為NH4Cl，是指鹽酸的銨鹽，多為制堿工業(yè)的副產(chǎn)品。含氮24%?26%，呈白色或略帶黃色的方形或八面體小結(jié)晶，有粉狀和粒狀兩種劑型，粒狀氯化銨不易吸濕，易儲存，而粉狀氯化銨較多用作生產(chǎn)復(fù)肥的基礎(chǔ)肥料。氯化銨用于稻田肥效較高而且穩(wěn)定，因為氯既可抑制稻田硝化作用，又有利于水稻莖稈纖維形成，增加韌性，減少水稻倒伏和病蟲侵襲。氯化銨的用途：1.可用作原料，制造干電池和蓄電池、其他銨鹽、電鍍添加劑、金屬焊接助熔劑；2.用作染色助劑，也用于鍍錫和鍍鋅、鞣革、醫(yī)藥、制蠟燭、黏合劑、滲鉻、精密鑄造；3.用于醫(yī)藥、干電池、織物印染、洗滌劑。2023年10月5日，美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第六種基本味道的證據(jù)，這種味道就是“氯化銨”。因此準確測定高純氯化銨中的痕量元素Al、Ca、Mg、Mn、Zn、Pb、As、Fe、Cd是其應(yīng)用的重要保證。
目前，關(guān)于氯化銨的分析方法，在國標《GB/T 658-2006 氯化銨》和《GB/T 2946-2018 氯化銨》都是比濁法、比色法、原子吸收法、火焰光度法。這些方法幾乎都有分析程序長、操作較復(fù)雜、只可單元素測定的缺點。因此本文選用國產(chǎn)全譜電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀Plasma 3000，具有可同時測定多種元素、分析速度快，檢出限低并且精密度良好，動態(tài)范圍寬等特點。
圖1 某公司生產(chǎn)的高純氯化銨樣品
圖2 Plasma 3000電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀
實驗部分
1.1 試劑、材料和設(shè)備
1.無特殊說明，本標準中試驗所用水為GB/T 6682中規(guī)定的一級水；
2.鹽酸；
3.塑料容量瓶；
4.微量移液器；
5.氬氣（質(zhì)量分數(shù)≥99.99%）；
6.電子天平；
7.電熱板；
8.玻璃進樣系統(tǒng)；
其他特殊設(shè)備；
1.2 樣品制備與前處理
按照HG/T 3921 化學(xué)試劑采樣及驗收規(guī)則或相關(guān)行業(yè)標準進行取樣和制樣。
標準加入法：稱取適量高純氯化銨試樣于聚四氟乙烯燒杯中，用少量去離子水潤濕樣品后，加鹽酸、純水，將試樣置于電熱板于100℃左右加熱，待鹽類溶解干凈后，取下冷卻至室溫，將樣品無損耗轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中，在后5個瓶內(nèi)分別加入4、10、20、40、80μg混合標準溶液，得到濃度為0.08、0.20、0.40、0.80、1.60μg/mL標準加入曲線，以水定容，搖勻待測。
1.3 標準加入法混合標準溶液的配制
如下表，分別移取Al、Ca、Mg、Mn、Zn、Pb、As、Fe、Cd標準溶液（濃度均為1000）2.00mL于50 mL容量瓶中，加入1.00 mL鹽酸（MOS級），稀釋至刻度，搖勻，得到混合標準溶液濃度為40.00μg/mL，再按照下表從混合標準溶液分別移取，配制到溶解好的樣品溶液中，配制成濃度如下表的標準加入法混合標準溶液。
表1標準加入法混合標準溶液的配制
1.4 儀器設(shè)備參數(shù)
表2 儀器設(shè)備參數(shù)
結(jié)果與討論
2.1 分析方法的選擇和待測元素譜線選擇
由于高純氯化銨中的痕量元素含量本身比較低，需要多稱樣品來提高溶液中被分析元素濃度，外加本實驗室也沒有合適的高純氯化銨來進行基體匹配，如果單純用水標標準曲線法來測高純氯化銨，由于氯化銨的高濃度而產(chǎn)生嚴重的鹽效應(yīng)和基體效應(yīng)，從而導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，因而更好的選擇是標準加入法。采用標準加入法，標準曲線中的基體和樣品基體已大體相似，能夠克服鹽效應(yīng)和基體效應(yīng)。
表3 待測元素譜線選擇和元素條件
在測定中，遵循低含量元素用靈敏線，高含量元素次靈敏線的原則，從基體干擾和背景校正兩方面考慮選出各元素的最佳測定譜線(見表3)。只考慮光譜干擾和背景影響來確定分析譜線，選擇靈敏度高且無共存元素干擾的譜線作為分析線，為提高靈敏度，對多數(shù)低含量分析元素采用扣除背景方式進行測定。
圖3 Al元素譜圖及工作曲線
圖4 Pb元素譜圖及工作曲線
圖5 As元素譜圖及工作曲線
（由于篇幅太長、其他元素譜圖和工作曲線省略）
從各元素譜圖和線性關(guān)系來看，符合方法學(xué)要求，均滿足測試的需要。
2.2 精密度
參照GB/T 6379.2-2004測量方法與結(jié)果的準確度(正確度與精密度) 第2部分；確定標準測量方法重復(fù)性與再現(xiàn)性的基本方法分別對同一樣品在重復(fù)條件下進行7次平行實驗得到精密度，其結(jié)果如表4所示：
表4 精密度檢測數(shù)據(jù)
由于Pb、As和Al靈敏度相對較低，而元素濃度也相對較低、所以RSD%相對較高，但是完全滿足測試要求。
2.3 方法檢出限和加標回收率
先測試該方法的檢出限，看是否滿足最低含量要求。由于沒有相應(yīng)的標準樣品，為了驗證該方法的準確性，通過樣品加標液做回收率驗證。
表5方法檢出限和加標回收率
注1：此結(jié)果已接近方法的檢出限，小于方法的定量限，只能作為參考值。
從檢出限和加標回收率看，該方法能夠滿足分析測試的要求。
結(jié)論
采用鋼研納克生產(chǎn)的Plasma 3000型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀建立了高純氯化銨中痕量元素Al、Ca、Mg、Mn、Zn、Pb、As、Fe、Cd含量的測定方法，該方法經(jīng)過標準加入法克服鹽效應(yīng)和基體效應(yīng)的的雙重影響。通過加標回收率驗證，其測試結(jié)果在允許差范圍內(nèi)，重復(fù)性均在要求范圍內(nèi)，可實現(xiàn)快速準確測定高純氯化銨中痕量元素Al、Ca、Mg、Mn、Zn、Pb、As、Fe、Cd的含量。