电感耦合等离子体发射光谱法测定氯化物型卤水中的六元素

电感耦合等离子体发射光谱法测定氯化物型卤水中的六元素郭艳丽;吴桐
【摘要】在以矿化度为标准的分类中,我们称矿化度小于1g·L-1的水为淡水,1～50g·L-1的水为盐水,大于50g·L-1的水为卤水[1],卤水因为含盐浓度大,测定难度也相对较大.本法建立了卤水经逐级系稀释后用电感耦合等离子发射光谱(ICP-AES)测定氯化物型卤水中K、Na、Ca、Mg、S、Li6种元素的分析方法,本法与传统方法中Ca、Mg用EDTA容量法,K、Na、Li用原子吸收分光光度法或火焰光度法,S用重量方法分析的方法相比较,大大缩短了分析时间,简化了分析手续,减少了大量试剂的使用,并且这6种元素用本方法的测定结果与传统方法的测定结果经比较基本稳合.
【期刊名称】《化学工程师》
【年(卷),期】2018(032)007
【总页数】3页(P28-30)
【关键词】电感耦合等离子体发射光谱法;氯化物型卤水;六元素
【作者】郭艳丽;吴桐
【作者单位】青海省地矿测试应用中心,青海西宁810008;珠海格力电器股份有限公司,广东珠海519070
【正文语种】中文
【中图分类】O657.31
我国是一个多盐湖国家，青海省更是盐湖卤水资源丰富，又有可持续开采的重要意义，随着科学技术的发展，盐湖资源的开发利用也极大促进了本省经济的发展[2,3]，因为卤水中富含钾、锂、硼、镁等多种元素，这些元素都是我国重要的矿产资源，比如钾、镁它是我国经济和农业发展不能缺少的资源[4-7]，是生产钾盐和镁盐的重要原料，我省的柴达木盆地就是著名的钾肥生产基地，其中的锂资源也很丰富，占我国卤水锂资源总量的80%[8]，锂是一种重要的战略性元素，它的用途日益重要而广泛，特别是新能源汽车对锂电池的需求急剧增长，使得全球对锂的需求旺盛，硼也是一种重要的化工原料，所以当前盐湖卤水的分析检测同样成为了分析化学研究的热门[9]。

因此，及时准确的测出卤水中各个元素的含量，对卤水的开发利用也显得越来越重要。

本法采用简单的逐级稀释法，ICP-AES同时测定6种元素，简捷、快速、准确、有效。

1 实验部分
1.1 实验仪器
（1）美国热电公司的iCAP-6300型电感耦合等离子体全谱直读光谱仪,仪器工作条件见表1。

表1 仪器工作条件Tab.1 Operating parameters of ICP-AES仪器 iCAP-6300 Ar纯度/% 99.9高频功率/kW 1.15等离子气流量/L·min-1 15辅助气流量/L·min-1 0.5雾化器压力/MPa 0.2蠕动泵转速/r·min-1 50观测高度/cm 14积分时间/s 长波10雾化器高盐雾化器
1.2 标准溶液
本实验分析中用水为二次去离子水，电阻为18MΩ；
K标准溶液称取在270～300℃灼烧过的无水K2CO31.7676g，于250mL烧杯
中，加入少量水，慢慢滴加（1+1）HNO3至溶解完全（无二氧化碳发生）溶液
移入1000mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀备用，此溶液的浓度为1mg·mL-1，使用时逐级稀释配制。

Na标准溶液称取110℃烘干的碳酸钠2.3051g于250mL烧杯中，加入少量水，慢慢滴加（1+1）HNO3至溶解完全（无CO2发生）溶液移入1000mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀备用，此溶液的浓度为1mg·mL-1，使用时逐级稀释
配制。

Ca标准溶液称取105～110℃烘干的碳酸钙2.4972g，加少许水润湿，加（1+1）HNO3溶解完全，煮沸除去CO2，冷却后移入1000mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀，此溶液的浓度为1mg·mL-1。

Mg标准溶液称取105～110℃烘干的碳酸镁3.4690g于烧杯中用稀盐酸至溶解
完全，煮沸除去CO2，冷却后移入1000mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀，此溶液的浓度为1mg·mL-1。

Li标准溶液称取105～110℃烘干的碳酸锂5.322g于250mL烧杯中，加水约
70mL，慢慢滴加（1+1）H2SO4使其溶解完全，加热煮沸 5～10min，冷却后
移入1000mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀，此溶液的浓度为1mg·mL-1。

S标准溶液取高纯无水K2SO4于瓷坩埚中，置于马弗炉中600℃灼烧2h。

取出
放入干燥器中，完全冷却后，称取0.5435g于250mL烧杯中，水溶解后稀释到1000mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀，此溶液的浓度为1mg·mL-1。

以上标准溶液使用时逐级稀释至如表2中的系列溶液。

其中 K、Na、Ca、Mg、
Li 4 种元素配制成混合标准溶液，Li和S配制成单独标准溶液。

表2 标准系列Tab.2 Standard seriesρ（B）/μg·mL-1 Na K Mg Ca Li S STD-1 0 0 0 0 0 0 STD-2 50 20 20 20 0.2 2 STD-3 100 40 40 40 0.4 4 STD-4 150 60 60 60 0.8 6 STD-5 200 80 80 80 1.6 8 STD-6 250 100 100 100 2 10
1.3 样品采集及处理
本实验测定用样品采集于青海省柴达木盆地中部西台吉乃尔盐湖。

这个矿区西北部主要为氯化物型卤水，先将样品分取25mL置于250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

再分取25mL置于250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

再分取5mL置于250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

待测。

1.4 分析谱线的选择
在ICP-AES的分析中，分析谱线的选择特别重要，因为ICP的激发能力很强，几
乎每种分析元素都不同程度的存在光谱干扰，其干扰程度与谱线的选择有很大关系。

本实验根据吉乃尔盐湖样品测定时的浓度和背景等因素，挑选以下谱线。

表3 元素的分析谱线Tab.3 Elemental analysis of the line注：表中截取宽度、
截取高度为待测元素谱图窗口（Subrray）尺寸大小，以像素（Pixel）计，读出宽度为待测元素中心波长处测量区域，宽度大小仍以像素（Pixel）计。

元素波长
/nm 级次截取宽度截取高度读出宽度K 766.490 44 15 3 3 Na 330.237 57 15 3 3 Ca 210.324 160 15 3 3 Mg 202.582 166 15 3 3 Li 670.784 50 15 3 3 S 182.034 485 15 3 3
2 结果与讨论
2.1 加标回收实验
用3件卤水样品进行加标回收实验，并计算回收率，结果见表4。

由表4可见，各元素的回收率在94%～103%之间，可验证本方法的准确度。

表4 加标回收实验结果Tab.4 Results of standard addition recovery test样品
编号元素回收率/%ρ（B）/mg·L-1初始浓度加入浓度测定值1 K 4600 5000 9675 101.50 Na 100810 100000 200050 99.24 Ca 432 500 912 96.00 Mg 18320 20000 38900 102.9 Li 121 200 310 94.50 S 7200 5000 12006 96.12 2 K 4143 5000 9213 101.40 Na 42740 50000 92250 99.02 Ca 13130 10000
23056 99.26 Mg 46520 50000 96951 100.86 Li 23 50 71 96.00 S 292 500 786 98.80 K 3 939 1000 1968 102.90 Na 1841 2000 3799 97.90 Ca 46250 50000 96001 99.50 Mg 104700 100000 203200 98.50 Li 71 100 169 98.00 S 360 500 872 102.40
2.2 方法比对
因为卤水没有标准物质来监控，所以送取3件卤水样品，采用了传统方法的测定方式来验证ICP-AES测定数据的准确性，其中K、Na、Li采用原子吸收光谱法，Ca、Mg采用EDTA容量法，S采用硫酸钡重量法，结果见表5。

表5 结果对照Tab.5 Results comparisou元素方法及结果ρ（B）/mg·mL-1 相对误差/%发射法 ICP-AES K 4572 4687 2.51 Na 100552 102810 2.24 Li 128 125 -2.34容量法 ICP-AES Ca 452 442 -2.21 Mg 17950 18320 2.06重量法ICP-AES S 7250 7100 -2.07
由表5可看出，ICP-AES与传统方法的测定结果基本吻合，无显著性差异，结果可靠。

2.3 方法精密度
逐级稀释500倍本实验用的3件卤化物型卤水，分别对稀释液中的钾、钠、钙、镁、锂、硫、6种元素进行6次平行测定，结果见表6。

表6 精密度实验结果Tab.6 Results of precision test浓度ρ（B）/mg·mL-1元素 K Na Ca Mg Li S 4600 100810 432 18320 121 7200 4632 99852 430 18025 120 7158 4672 99936 441 18012 125 7105 4756 100121 422 18975 118 7298 4512 10123 407 17956 128 7356 4502 100025 402 17842 129 7331平均值 4612 100232. 423 18188 123 7241 RSD/% 2.2 0.6 3.7 2.3 3.7 1.5
3 结语
实验建立了电感耦合等离子体发射光谱法测定天然氯化物型卤水中的钾、钠、钙、镁、锂、硫、6种元素含量的方法，与原有方法的结果在允许误差范围内，而且方法相对简单，快速，精密度好，适用于盐湖卤水综合开发利用的快速测定。

参考文献
【相关文献】
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