英蓝渗析技术在金属加工液阴离子测定中的应用

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在线渗析技术在金属加工液阴离子测定中的应用 谭 芳 奎克化学中国有限公司，上海青浦工业园区201700，tanf@quakerchem.com） 摘 要：金属加工磨削液是在一定负荷下对各种合金钢、不锈钢、铸铁进行磨削加工时需要的辅助液，使用后的溶液中阴离子含量是检测性能的重要指标。常规的化学分析方法难以对其准确测定，而常规的离子色谱样品前处理方法繁琐且不能自动化，在线渗析技术解决了长期困扰金属加工厂检测部门的该类样品的前处理问题。 关键词：离子色谱；阴离子；磨削液 1. 前言 多用途磨削液具有卓越的防锈性能，极佳的生物稳定性，适用各种中等负荷到重负荷的加工如铣削、磨削、攻丝等。经水混合后会形成乳浊液，pH范围通常为8.5-9.5。大部分磨削液可直接用硬水或自来水混合使用。加工使用后溶液中阴离子的含量会发生一定变化。为了检测磨削液的防锈性能，阴离子的含量指标成了常规检测项目之一。 离子色谱法是一种传统的检测阴离子的仪器分析方法，但是对样品的基体要求较为严格，另外有些色谱系统对样品pH和有机物会比较敏感。因此，对于这类样品通常会采用微孔过滤膜过滤颗粒，再使用C18固相萃取柱进行样品前处理去除有机物[1]。然而这种前处理手段在处理大批量样品时会加大工作量，不利于自动化、标准化操作。膜渗析技术长期以来在样品前处理方面有着独特的优势[2]，利用渗析技术对于该类样品的前处理尚不多见。本文针对奎克化学轧钢清洗液产品中阴离子离子色谱测定方法进行了讨论，进一步验证在线渗析技术在离子色谱样品前处理中的可行性。 2. 实验部分 2.1 仪器及试剂 Metrohm-761型离子色谱仪（瑞士万通），配有电导检测器、化学抑制器、低脉冲串联式双活塞往复泵、电子六通进样阀、双通道化学抑制泵、833型样品前处理模块等。　 标准样：F-、Cl-、Br-、NO3-、SO42-、PO43- (Merck Ltd.)。Na2CO3、NaHCO3均为分析纯，溶液均用电阻率大于18M超纯水配制。 2.2 色谱条件 色谱柱：Metrosep A Supp 5 250 型阳离子分析柱（250×4mm），Metrosep A Supp4/5 Guard 保护柱；流动相：3.2mmom/L Na2CO3+1.0mmol/L NaHCO3淋洗液，进样体积：20μL，流速：0.7mL/min。 3. 分析步骤 3.1 样品制备 取乳浊液10mL左右置于样品管内，若样品含油比例高，可静止半小时，待溶液分层后用吸管取分层后的水层。 3.2 标准曲线的绘制 分别吸取F-、Cl-、Br-、NO3-、SO42-、PO43-标准贮备液按表1配制7点混合标准溶液，用超纯水定容。以质量浓度为横坐标，峰面积（A）为纵坐标分别绘制各离子的标准曲线。6种阴离子的线性方程、相关系数见表1。标准样品在1～10ppm 范围内有良好的线性. 采用公式MDL = 3×Noise / H×C，计算得到本方法最低检测浓度如表2所示。 3.3 样品测定 使用自动进样器进样后定量20μL待测样品，记录色谱图。根据保留时间确定离子种类，并测量各离子对应的峰面积，用外标法定量。根据样品的峰面积，通过标准曲线得出各种离子的浓度。 表1 4种阴离子的线性方程、相关系数和相对标准偏差 项目名称 浓度范围，mg/L 回归方程 r F- 1～10 Q = 0.845622×A-3.43411 0.99996 Cl- 1～10 Q = 1.30485 ×A-3.33022 0.99988 Br- 1～10 Q = 3.18508 ×A-0.941703 0.99998 NO3- 1～10 Q = 2.60898×A-1.83882 0.99998 SO42- 1～10 Q = 2.08771×A-0.900193 0.99998 PO43- 1～10 Q =5.6651×A-5.45814 1.00000 表2 各离子的最低检测浓度 Ions Noise (μs/cm) H (μs/cm) C (ppm) MDL (ppb) F- 0.000163 2.5158 1 0.2 Cl- 0.000163 1.25241 1 0.4 Br- 0.000163 0.350829 1 1.4 NO3- 0.000163 0.35657 1 1.4 HPO42- 0.000163 0.101778 1 4.8 SO42- 0.000163 0.345139 1 1.4 4. 分析结果 4.1 方法的精确度 样品重复进样5次，计算相对标准偏差，结果如表3所示。 表3 样品重复进样的相对标准偏差 样品号 项目 F- Cl- NO3- SO42- 3＃ 平均值(ppm) 1.816 197.088 1.842 62.440 相对标准偏差% 0.353 0.179 2.970 0.476 4＃ 平均值(ppm) 1.768 92.367 1.919 34.525 相对标准偏差% 0.369 1.150 2.830 1.010 4.2 回收率试验 回收率是表征样品前处理技术是否适用的指标之一，在3号样品中加入不同浓度的标样得到如下的回收率，该数据说明渗析技术能较好的预处理样品并得到满意的回收率。结果如表4所示。 表4 样品加标回收率 样品号 项目 F- Cl- NO3- SO42- 3# 回收率，% 92 113 94 97 4.3 色谱图 标准溶液和实际样品的色谱图如图1和图2所示。 图1 标准溶液分离色谱图 图2 磨削液样品色谱图 5. 结论 本文对离子色谱渗析技术在金属加工磨削液阴离子分析方面做了讨论，获得了较好的结果。该方法适用于油水混合乳浊液类样品中阴离子测定，易于实现样品前处理的自动化，减小了劳动力成本，为大批量样品处理及分析提供了可能。 参考文献 [1] 牟世芬，刘克纳，编.离子色谱方法及应用[M]，化学工业出版社，2005 [2] 范云场，朱岩，离子色谱分析中的样品前处理技术，《色谱》2007年05期