改进的离子色谱法测定碱式碳酸锌中的硫酸盐

王存进

(青岛普仁仪器有限公司，青岛　266043）

Determination of sulfate in basic zinc carbonate by using improved ion chromatography

Wang Cun极n

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

【概述】

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、YZ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80ug/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。

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大量的锌离子和氯离子（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。

【实验/设备条件】

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：YZ电导检测，色谱柱及检测器温度：36℃。

【实验/操作方法】

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超纯水后将容器置于盛有100mL7.2%质量分数盐酸的烧杯内。当碱式碳酸锌完全溶解后将膜内的液体完全转移至100mL容量瓶中并定容，以H柱和0.22um滤膜过滤，进样分析。

【实验结果/结论】

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Zdi定量限

    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。

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-测量准确度较高，重复性较好。

表2　加标回收试验结果

    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。

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大量的酸根阴离子，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。

【仪器/耗材清单】

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的超纯水

【参考文献】

[1]  2017-2023年ZG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