王存进
(青岛普仁仪器有限公司,青岛 266043)
摘要 建立了膜处理-离子色谱法测定碱式碳酸锌中硫酸盐的方法。样品以阳离子交换膜外加酸溶解,经H柱和0.22um滤膜过滤后,以离子交换分离、抑制电导检测测定其中的硫酸盐。硫酸盐的检出限、回收率和重现性(RSD%, n=5)分别为80mg/L;101.2~107.9%;1.86~2.90%。该法可应用于碱式碳酸锌行业的硫酸盐检测。
关键词 硫酸盐;膜处理;离子色谱法;碱式碳酸锌
碱式碳酸锌在是一种无臭无味的白色细微粉末,工业上可用于轻型收敛剂、皮肤保护剂、乳胶制品、人造丝的生产和催化剂脱硫[1,2],也是煅烧制备纳米氧化锌的原料[3]。传统的碱式碳酸锌生产方式采用硫酸锌和碳酸钠或者碳酸氢铵、氨水等碱性试剂进行复分解反应[4,5],因此碱式碳酸锌中可能残留微量的硫酸盐。为了控制碱式碳酸锌的纯度,有必要测定其中的微量硫酸盐杂质。
目前硫酸盐的测定有铬酸钡-分光光度法、离子色谱法、硫酸钡比浊法、硫酸钡灼烧称量法[6-9]等,HG/T 2523-2007采用硫酸钡比浊法测定碱式碳酸锌中硫酸盐[7],存在灵敏度低、操作繁琐、人为误差大等不足之处。离子色谱法是快速、灵敏测定常见阴离子的良好方法,但因为碱式碳酸锌难溶于水,不适用于直接测定碱式碳酸锌中的硫酸盐。使用盐酸、硝酸等强酸虽然可以溶解碱式碳酸锌但前处理的同时也产生了 的锌离子和氯离子(或硝酸盐),势必引起色谱柱的过载、柱压升高等问题。阳离子交换膜具有对阳离子选择性透过而阴离子难以透过的特点,可以将某些酸溶而水难溶的样品置于阳离子交换膜制成的容器内,容器外使用硫酸以外的其他强酸提供氢离子,可达到溶解样品而几乎不引进高浓度阴离子的效果[10],据此笔者建立了使用膜处理碱式碳酸锌,离子色谱法测定其中硫酸盐的方法。
1 实验部分
1.1 主要仪器与试剂
离子色谱仪:PIC-10A型,配有五极电导检测器,青岛普仁仪器有限公司;
分析天平:精度为0.1 mg,德国Sartorius公司;
H柱、0.22um滤膜:青岛普仁仪器有限公司;
36%质量分数盐酸:分析纯,烟台三和化学试剂有限公司;
Na2CO3、NaHCO3、Na2SO4:分析纯,上海埃彼化学试剂有限公司;
实验用水为电阻率大于18.2 MΩ·cm的纯水
1.2 色谱条件
色谱柱:NJ-SA-4A阴离子交换分离柱(250 mm×4.6 mm),淋洗液:1.80mMNa2CO3+1.70mMNaHCO3,流速:1.30mL/min,进样体积:25uL,检测器:抑制电导检测,色谱柱及检测器温度:36℃。
1.3 样品预处理
称取0.1g碱式碳酸锌样品于阳离子交换膜制成的容器内,加入10ml纯水后将容器置于盛有100mL7.2%质量分数盐酸的烧杯内。当碱式碳酸锌溶解后将膜内的液体转移至100mL容量瓶中并定容,以H柱和0.22um滤膜过滤,进样分析。
2 结果与讨论
2.1 线性方程与定量限
在已知的色谱条件下,将1.3前处理所得样品进样分析,色谱图如图1所示。
从图中可以看出,经过膜处理的样品,硫酸盐充分释放并且谱图中明显检出了一定浓度的氯离子,这是由于浓差扩散引起的[10],并不影响硫酸盐的测定。分别配制不同浓度的SO42-标准溶液,按照浓度由低到高的顺序依次进样分析,以质量浓度(mg/L)为横坐标,峰面积为纵坐标绘制线性方程。以3倍的信噪比(S/N=3)计算定量限。硫酸盐的线性范围、线性方程、相关系数、检出限结果见表1。
表1 线性范围、线性方程、相关系数以及较低定量限
| 线性范围/(mg·L-1) | 线性方程 | 相关系数 | 检出限/(mg·L-1) |
SO42- | 0.2-20.00 | Y=13994X-1010 | 0.9991 | 0.08 |
从表1中可以看出SO42-检出限较低,说明本方法具有较高的灵敏度。
2.2 回收率与重现性
在已知的色谱条件下,向预处理后的样品中添加一定量的SO42-进行回收试验,平行测定5次。实验结果见表2。从表2可知,SO42-测量度较高,重复性较好。
表2 加标回收试验结果
| 本底/(mg·L-1) | 添加值/(mg·L-1) | 测得值/(mg·L-1) | 平均回收率/% | 重现性(RSD%,n=3) |
SO42- | 4.21 | 5.0 | 9.15 9.31 9.40 9.22 9.26 | 101.2 | 1.86 |
10.0 | 15.15 15.36 14.63 15.07 14.79 | 107.9 | 2.90 |
为验证是否有硫酸盐在前处理过程中穿过膜而进入膜外侧的溶液中,在阳离子交换膜的内侧分别加入2.0mg/L和20.0mg/L的硫酸盐,与1.3前处理方法条件和时间相同,测定膜内侧硫酸盐的浓度,重复测定3次,硫酸盐的浓度分别为2.00±0.01mg/L、20.00±0.03mg/L,说明硫酸盐在前处理过程中并没有明显的流失。
3 结语
采用离子色谱法测定碱式碳酸锌中的硫酸盐关键在于样品前处理。使用阳离子交换膜处理水不溶性的碱式碳酸锌,膜外侧添加硫酸以外的其他酸,既能溶解碱式碳酸锌又不引进 的酸根阴离子,减小后续测定的干扰,是测定碱式碳酸锌中硫酸盐的良好方法。
参 考 文 献
[1] 2017-2023年中国碱式碳酸锌行业深度分析研究报告(目录)http://www.chyxx。。com/research/201710/571971.html
[2] 康俊峰.《有色矿冶》.2003.19(3):28-31
[3] 张宪玺,王晓娟,翟冠杰,等.《无机化学学报》,2002,18(10):1037-1041
[4] 侯新刚,郝亚莉,王玉棉,等.《兰州理工大学学报》,2008,34(6):60-64
[5] 杨永斌,张鑫,李骞,等.《矿冶工程》,2013,33(2):101-104
[6] GB/T 5750.5-2006 生活饮用水标准检验方法 无机非金属指标
[7] HG/T 2523-2007 工业碱式碳酸锌
[8] GB 1610-2009 工业铬酸酐
[9] HG/T 3259-2012 工业水合肼
[10] 朱斌和,张培敏,郭伟强,等《色谱》2016.34:5,498-501
Determination of sulfate in basic zinc carbonate by using improved ion chromatography
Wang Cunjin
Abstract: A method was developed by using membrane-treatment and ion chromatography for the determination of sulfate in basic zinc carbonate. The basic zinc carbonate sample was dissolved in the membrane with external acid. After H column and 0.22mm film filtration, sulfate was determined by anion exchange separation and suppressed conductivity detection. The detection limit、recovery and repeatability(RSD%, n=5) were 80mg/L;101.2~107.9%;1.86~2.90% respectively. The method showed higher sensitivity and less interference and could be applied to sulfate analysis in basic zinc carbonate.
Key words: Sulfate; Membrane-treatment; Ion chromatography; Basic zinc carbonate