离子色谱法和原子吸收光谱法

 文章摘 要：提出一种前处理简单、操作方便、灵敏度高的测定电镀液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的分析方法。先用原子吸收光谱法检测电镀液的总铬含量，然后用离子色谱法检测Cr(Ⅵ)的总量，由两者的差值得出Cr(Ⅲ)的含量。原子吸收光谱法检测铬的加标回收率为97.3%～99.5%，检出限（3S/D）为0.01 mg/L。离子色谱法检测Cr(Ⅵ)的加标回收率为92.2%～102.2%，检出限（3S/D）为0.05 mg/L。

关键词：离子色谱法；原子吸收光谱法；Cr(Ⅵ)；Cr(Ⅲ)
中图分类号：O657.75; O657.31 文献标识码：A

铬酐是电镀行业的重要原料之一，其质量优劣直接影响着电镀效果。铬酐的酸性水溶液是铬酸，它是电解液的主要成分，也是铬层的唯一来源。为了得到正常的光亮镀铬层，镀铬
液还需要一定量的Cr(Ⅲ)离子，其允许量与电解液的类型、工艺介质及电解液的杂质含量有关，Cr(Ⅲ)含量过低时，生成的胶体膜不连续，使镀层不连续，甚至有的地方没有镀层。若Cr(Ⅲ)含量过高，生成的胶体致密，镀层发灰，并使光泽镀层的电流密度范围缩小，同时还降低了电镀液的导电性，使槽电压升高。因此，为保证镀层质量，需要经常测定镀铬液中的Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的含量。研究一种简便、迅速、准确度高、成本低的分析方法具有重要的现实意义和使用价值。

目前铬的形态分析方法主要有二苯碳酰二肼分光光度法[1]、离子色谱法[2]、原子吸收分光光度法[3]、电化学法[4]、ICP-AES 法[5]等。这些方法各具优缺点，在铬的分析测定中都有其不同的应用领域。火焰原子吸收光谱法测定电镀液中铬含量，检出限低，选择性好，分析速度快，仪器设备相对比较简单，操作简便。离子色谱法测定水中Cr(Ⅵ)，操作简便，灵敏度高，线性范围宽，结果准确，而且当条件选择恰当时可同时测定水中氟化物、氯化物、硝酸盐氮、硫酸盐、Cr(Ⅵ)等5 种离子。

本文根据离子色谱法和原子吸收光谱法快速、灵敏、准确地检测离子的特点，先用原子吸收光谱法检测电镀液的总铬含量，然后用离子色谱法检测Cr(Ⅵ)的含量，由两者的差值得出Cr(Ⅲ)的含量。实验结果表明，本法测定电镀液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的含量，具有方法简单、准确快速、无干扰以及灵敏度高等优点。

1 实验
1.1 仪器与试剂
MIC-1型离子色谱仪（瑞士万通公司），Metrosep A supp4/5 Guard保护柱，Metrosep ASUPP 5-250 分离柱（250 mm×4.0 mm），732 IC电导检测器，日立Z-5000 型原子吸收分光
光度计。
Cr(Ⅵ)标准溶液（1 000 mg/L，国家标准物质中心），超纯水（Millipore，电阻率为18.2MW·cm），其余试剂均为分析纯。
1.2 测试条件
1.2.1 离子色谱
色谱柱：Metrosep A SUPP 5-250 分离柱。
淋洗液（体积为1 L）：3.2 mmol/L Na2CO3-1.0 mmol/L NaHCO3-25%丙酮；外加100mmol/L硫酸溶液抑制；淋洗液流速0.6 mL/min；进样量20 mL。
1.2.2 原子吸收光谱
铬空心阴极灯，灯电流6 mA，波长359.3 nm，光谱通带0.4 nm；观测高度7 cm；乙炔2.8 L/min，压缩空气15.0 L/min。
1.3 样品预处理方法
1.3.1 离子色谱法测定 Cr(Ⅵ)含量
由 Cr(Ⅵ)标准使用液配制质量浓度为40、60、80、100、150、200 mg/L的铬标准系列，外标法测定样品溶液中Cr(Ⅵ)的含量。用移液器取0.1 mL样品，用超纯水定容至100 mL容量瓶，经0.22 mm滤膜过滤，滤液供离子色谱直接测定。
1.3.2 原子吸收光谱法测定总铬含量
由 Cr(Ⅵ)标准使用液配制质量浓度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mg/L 的铬标准系列，外标法测定样品溶液中Cr(Ⅵ)的含量。用移液器取0.1 mL样品，用超纯水定容至1 000 mL 容量瓶，经0.22 mm滤膜过滤，滤液供原子吸收光谱直接测定。
2 结果与讨论
2.1 离子色谱法测定 Cr(Ⅵ)含量
2.1.1 离子色谱图
图 1 是40 mg/L Cr(Ⅵ)溶液的离子色谱图。从图1可以看出，Cr(Ⅵ)的出峰时间与其它离子相比有较大的区别。Cr(Ⅵ)可以与其他常见的阴离子彻底分开而不至于造成测定中的干扰和影响。

2.1.2 标准曲线与精密度
配制40、60、80、100、150、200 mg/L的Cr(Ⅵ)离子标准溶液，以峰面积对Cr(Ⅵ)离子质量浓度（r）进行线性回归，回归方程为y＝44.67x－14.371，线性相关系数r＝0.999 5。按S/N＝3，Cr(Ⅵ)离子电导检测的检出限为0.05 mg/L。对40 mg/L Cr(Ⅵ)离子标准溶液连续平行测定6 次，定性和定量测定结果的相对标准偏差（RSD）为0.02%和0.11%，结果如表1 所示。

2.1.3 方法的加标回收率
按试验方法对电镀液样品进行测定，其离子色谱图如图2 所示。并对电镀液进行加标回收试验，测定Cr(Ⅵ)离子的加标回收率，结果如表2 所示。

2.2 原子吸收光谱法测定总铬含量
2.2.1 标准曲线与精密度
配制0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mg/L的Cr(Ⅵ)离子标准溶液，以吸光度对Cr(Ⅵ)质量浓度（r）进行线性回归，回归方程为y＝0.027 2x＋0.001 3，线性相关系数r＝0.999 1。按S/N＝
3，Cr(Ⅵ)离子的检出限为0.01 mg/L。对2 mg/L的Cr(Ⅵ)标准溶液连续平行测定6 次，测定结果的RSD 为1.56%，结果如表3 所示。

2.2.2 方法的加标回收率
按试验方法对电镀液样品进行加标回收试验，测定总铬的回收率，结果如表4 所示。

2.3 对照试验
同时对二苯碳酰二肼分光光度法测定电镀液样品中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ) 的含量进行对比试验，测定结果如表5所示。试验结果表明，离子色谱法和原子吸收光谱法与二苯碳酰二肼分
光光度法所测结果一致。因此，采用离子色谱法和原子吸收光谱法测定电镀液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的含量是完全可行的。

3 结论
先用原子吸收光谱法检测电镀液的总铬含量，然后用离子色谱法检测Cr(Ⅵ)总量，由两者的差值得出Cr(Ⅲ)的含量。实验结果表明，本法测定电镀液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的含量，具有方法简单、准确快速、无干扰以及灵敏度高等优点。
参考文献：
[1] 金珏. 二苯碳酰二肼分光光度法测定水中六价铬测量不确定度评定[J]. 中国环境监测, 2008, 24(5): 48-52.
[2] 严利民, 胡文武. 离子色谱法测定水中六价铬[J]. 中国热带医学, 2007, 7(1): 87-88.
[3] 孔庆安, 吴奇藩, 郭璇华, 等. 流动注射在线富集―火焰原子吸收光谱法测定水样中的铬(Ⅲ)和铬
(Ⅵ)[J]. 分析化学, 1996, 24(1): 1.
[4] 乐上旺, 李建平. 电化学分析法在铬形态分析中应用进展[J]. 分析科学学报, 2007, 23(6): 730-734.
[5] J Porkischm, B Kovacs, Z Gyori, et a1. Interfacing ion chtromatography with inductively coupled plasma
atomic emission spectrometry for the determination of chromium(Ⅲ) and chromium(Ⅵ)[J]. Journal of
Chromatography A, 1994, 683(1): 253-260.