ICP―OES同时测定钾肥中的常量元素与微量元素

摘要：钾肥中不仅含有钾元素，同时，还可能含有其他的有益或有害元素例如同时测定钾肥中的常量和微量元素有助于评价钾肥的实际功效。本实验通过对样品前处理、线性范围、检出限、回收率的研究建立了ICP-OES同时测定钾肥中常量与微量元素的快速检测方法。保证了在不用过多稀释样品的情况下，使常量和微量元素同时准确快速的进行测定，避免了进行不断的稀释操作带来的误差，最大程度的减小了实验室工作量。

关键词：快速测定、常量与微量、观测方式

背景：

钾是植物成长所需要主要营养元素之一。钾肥中不仅含有钾元素，同时，还可能含有其他的有益或有害元素例如Al，Si，Zn，Fe，Mg，Ca等元素，同时测定钾肥中的常量和微量元素有助于评价钾肥的实际功效。目前，已制定的肥料中钾元素的ICP-OES检测相关标准有：农业部颁发的行业标准 NY/T 2540-2014《肥料钾含量的测定》。本实验旨在研究利用高性能 ICP-OES同时测定钾肥中常量与微量元素的快速检测方法。

实验部分：

仪器：

本实验仪器采用PE Optima8000分析仪，进样系统方面：仪器配置了可拆卸的卡套式矩管套件，可方便更换中心管和矩管；搭配十字交叉雾化系统，可耐强酸、强碱、氢氟酸及高盐组分的溶液；射频发生器方面：配置了 40.68MHz的双铝板固态发生器提高了等离子体激发效率和稳定性；检测器：配置的高分辨率、高灵敏度和全波长（160C900nm）覆盖的CCD检测器保证了仪器的灵敏度，高、中、低波长可同时测定；观测方式方面：四种观测方式可以极大地扩展检测浓度范围。

实验采用标准曲线法进行测定，具体步骤如下：

a.样品溶液：将钾肥样品准确称取0.1000-0.2500g分别用2% HNO3溶液稀释，确保可溶性盐类提取至样品溶液中，最后将样品溶液定容至100mL。

b.空白溶液：校准空白和样品空白溶液分别用2%HNO3定容并制备空白溶液。

c.标准工作曲线：根据样品中各元素含量高低的不同，标准溶液分别配置不同的梯度，K，Na元素按照100-1500mg/L的浓度来进行配制，其他微量元素按照0.1-2.0mg/L的浓度来配制标准工作曲线。

标准曲线：

由于K，Na等元素是易电离元素，在进行测定时需要对等离子体流量参数进行适当优化，以确保易电离元素及其他元素保持良好的线性关系；另外对于高含量常量的钾和钠元素，观测方式应该采用径向衰减为宜，其他低含量的元素如铝，镁等则采用轴向观测方式，这样可以保证高低含量各元素同时检测都具有合适的灵敏度且不会出现检测器饱和的现象，标准曲线如下所示：

加标回收率：

为验证分析结果的准确性，实验设计了加标回收率实验，分别按照不同浓度进行加标，实验结果见表4和表5所示，可以看到待测样品的加标回收率100%±15%的范围内，说明分析方法是准确可靠的。

检出限：

检出限DL=3σ/S，其中：σ为将基体空白测定11次的标准偏差，S为校准曲线斜率

a.检测下限：对于微量元素例如Ca、Mg、Al、Zn来说，其检测下限为方法检出限的3倍。

b.检测上限：对于常量元素K，Na来说，检测上限更有意义，经采用径向衰减观测方式和优化等离子体参数后，K溶液检测上限约为 1500mg/L，Na元素约为1000mg/L。

结果与讨论：

现在多元素同时测定时的最大难点就是样品中的各个元素的浓度差异很大，我们在配制标准溶液时很难同时兼顾高响应元素和低响应元素。如果想要找到一个合适的浓度范围需要很大的工作量，实验室需要每个元素每个浓度范围一针一针的去进样，再观察响应是否差异明显，是否超过测量限。

而采用电感耦合等离子体测定钾肥中的常量元素和微量元素具有多元素同时测定的优势，ICP-OES通过设置仪器参数和观测方式，最大限度的扩展了常量元素钾和钠等元素的观测上限；对于响应高的元素我们通过选择不同的观测方式进行测定，有效地避免了高响应元素超过测量限的的问题，改变了过去总是要不停的去稀释测量溶液的老方法，从而也很大程度的降低了稀释过程带来的误差。使常量和微量元素同时准确快速的进行测定，从而大大提高了工作效率。

参考文献：

[1]唐海英.钾肥中钾含量的测定[J].中国石油和化工标准与质量，2014，（4）：26.

[2]冉广芬.钾的检测方法及其应用[J].盐湖研究，2014，（3）：68-72.