一种ICP法测定尿素中磷酸盐含量的方法与流程

一种icp法测定尿素中磷酸盐含量的方法
技术领域
1.本发明涉及车用尿素中磷酸盐含量检测技术领域，具体而言，涉及一种icp法测定尿素中磷酸盐含量的方法。


背景技术：

2.车用尿素，是scr方案的必需添加剂。车用尿素溶液是用不含其他任何添加物的高纯尿素和纯水一起配制的溶液，该溶液中尿素含量为32.5％(质量分数)。国内外重型柴油机厂家大多数采用了scr(选择性催化还原)技术来满足欧iv、欧v机动车排放标准的要求。选择scr技术的的车辆必须添加尿素溶液作为催化还原剂，使车辆达标排放。
3.因此为保证使用标准必须保证车用尿素的质量。车用尿素中磷酸盐含量是其产品质量的一项重要指标，一般情况下车用尿素中磷酸盐含量采用gb/t29518中的分光光度比色法进行检测。该比色法检测尿素中磷酸盐含量的缺点是存在操作繁琐(需对样品进行蒸发和灰化处理)、检测时间长(10小时以上)、精密度较差等问题，不能及时指导工艺生产，也不能及时反映产品质量。


技术实现要素：

4.本发明的内容主要是对车用尿素中磷酸盐的测定方法进行研究，通过系列试验，建立车用尿素中磷酸盐的测定方法，即采用电感耦合等离子体(icp)发射光谱法，检测时间可控制在1小时内完成,能及时满足产品质量控制和用户需求。通过精密度试验和对照试验，可验证该检测方法快速准确。
5.本发明的实施例通过以下技术方案实现：
6.一种icp法测定尿素中磷酸盐含量的方法，包括以下步骤：
7.s1、配制标准溶液；
8.s2、配制样品测试溶液；
9.s3、调试icp发射光谱仪；
10.s4、建立检测方法：
11.在分析谱线中选择向方法加入谱线，并输入测定波长178.09；
12.继续在分析谱线中选择计量单位为μg/ml，并依次修改空白标准溶液std1、标准溶液std2～n及其强度；最后在标准s处，将标准名称和理论含量中从低至高输入各个标准溶液的浓度数值；
13.s5、自动寻峰：
14.将毛细管插入高浓度的标准溶液，进行分析测量、自动寻峰，寻到峰后，观察峰是否溢出，若溢出须自动衰减操作，直至峰在中心位置且没有溢出为止；
15.s6、绘制工作曲线：
16.在分析测量中选择测量标准，开始进入工作曲线制作界面。std1置换至少2min后，进行测量操作，结果出来后将毛细管依次放入std2～n，置换至少2min后，进行测量操作，依
次从低至高测定标准溶液。
17.最高标准溶液测定结束后，在曲线拟合的数据列表中查看多次测量后的曲线之间的相关系数，若相关系数r2≥0.999，即达标得到合格的工作曲线，否则须重新制作工作曲线直至相关系数r2≥0.999；
18.s7、样品测量：
19.将毛细管放入样品，进行分析测量操作，输入样品信息，置换至少2min后，进行测量操作，结果出来后，继续置换下一个样品，依次从低至高测定样品；
20.若样品为液体尿素：磷酸盐(mg/kg)＝cv/v1，式中：c：多个平行样品测试结果的平均值，mg/l；v1：体积，ml；v：定容体积，ml。
21.若样品为固体尿素：磷酸盐(mg/kg)＝100c/m，式中：c：多个平行样品测试结果的平均值，ug/ml；m：样品质量，g。
22.本发明中，发明人创新性地将icp电感耦合等离子体应用于车用尿素中磷酸盐含量的测定中，通过系列试验，建立车用尿素中磷酸盐的测定方法-电感耦合等离子体(icp)发射光谱法，检测时间可控制在1小时内完成,能及时满足产品质量控制和用户需求。通过精密度试验和对照试验，可验证该检测方法快速准确。具体地，等离子体是在三重同心石英炬管中产生。炬管内分别以切向通入氩气，炬管上部绕有紫铜负载线圈(内通冷却水)当高频发生器产生的高频电流(工作频率40.68mhz功率1kw左右)通过线圈时，其周围产生交变磁场，使少量氩气电离产生电子和离子，在磁场作用下加速运动与其它中性原子碰撞，产生更多的电子和离子，在炬管内形成涡流，在电火花作用下形成等离子炬(即等离子体)，这种等离子体温度可达8000k以上。待测水溶液经喷雾器形成气溶胶进入石英炬管中心通道。原子受到外界能量的作用下，使原子电离，即处于激发态的原子十分不稳定。从较高能级跃迁到基态，将释放出能量。这种能量是以一定波长的电磁波的形式辐射出去。根据磷元素产生的特征光谱，通过透镜射到分光器中的光栅上，分光后的待测元素特征谱线光强，通过计算由步进电机转动光栅传动机构，准确定位于出口狭缝处，光电倍增管将该谱线光强转变为光电流，再经电路处理和v/f转换后，由计算机进行数据处理并计算出分析结果。
23.本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
24.本发明新提出的icp法测定尿素中磷酸盐含量，其标准偏差小于5％，测试精密度好；测定时间仅1小时，且相对现有技术的常规比色法的测定时间短，检测方法快速准确，检测效率高。
具体实施方式
25.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
26.下面对本发明实施例提供的一种icp法测定尿素中磷酸盐含量的方法进行具体说明。
27.一种icp法测定尿素中磷酸盐含量的方法，包括以下步骤：
28.s1、标准溶液和样品测定溶液的配制
29.开机前标准溶液和所有待测试溶液应全部准备好，同时准备足够实验室用水(脱盐水)，用于吸取样品后清洗置换毛细管和雾化室。
30.s1.1、标准溶液的配制，按照表1进行配制；
31.配制标准溶液：首先，称取适量的磷酸二氢钾溶于水中定容至100mg/l，作为标准储备液；其次，称取适量的标准储备液于容量瓶中，用水稀释至10mg/l，作为工作储备液；最后配制空白标准溶液std1及标准溶液std2～n：
32.配制空白标准溶液std1：在装有适量水的容量瓶中加入2ml浓硝酸，用水稀释至刻度；
33.标准溶液std2～n：依次称取2～10ml的工作储备液，加适量水稀释，并加入2ml浓硝酸，用水稀释，即可得到不同浓度的标准溶液；具体，如表1所示：
34.表1磷酸盐标准系列溶液配制方法
[0035][0036][0037]
s1.2、样品测试溶液的配制
[0038]
若样品为液体尿素：移取50ml样品溶液，加入2ml浓硝酸，用水稀释至100ml；若样品为固体尿素：称取10～20g样品，加水溶解后，加入2ml浓硝酸，用水稀释至100ml。若样品配制的浓度太浓容易堵仪器进样管，太稀仪器样品响应值太低，测定结果误差大。
[0039]
另外，需要说明的是，上述标准溶液及样品测试溶液配制时使用的浓硝酸还可替换为盐酸；主要是给检测体系营造一个酸性的稳定检测环境，且可避免引入额外的杂质，减少挥发。
[0040]
s2、开机前环境条件
[0041]
s2.1环境温度：测定前，先将icp实验室空调打开，确保环境温度25℃左右。
[0042]
s2.2主机箱体温度：开启主机恒温电源，恒温至20℃左右，将恒温电源关闭。
[0043]
s3、仪器开机
[0044]
s3.1开起氩气(输出压力约0.25mpa)、冷却水系统、排风扇，开启工作站电脑。
[0045]
s3.2检查雾化室是否正常连接、毛细管插入水中；石英炬管是否干燥、点火枪电源线是否挂在石英炬管的支管上。
[0046]
s3.3开电源空气开关，观察“水压”、“气压”指示灯是否正常，按“电源”按钮几秒后松开，仪器开始预热，同时观察载气流量与设定是否接近。状态从“预热”跳至“就绪”后，停恒温电源。
[0047]
s3.4按“start”几秒开始点火，10s自动高压点火，火点起后功率默认跳至“3”档，磷酸盐侧定将功率调至“2”档。
[0048]
s4、仪器自检：点开工作站软件，点“寻找零级
”→“
寻找零级光”，寻到零级光。
[0049]
s5、建立检测方法：
[0050]
点“测量方法
”→“
新建方法”，出现请输入方法名称对话框，输入方法名称，点“确认
”→“
分析参数”窗口
→
将“图形显示”、“保留上次结果”的前面方框中打勾，“有效数字”修改为4，测量方式为“常规方式
”→
点“确认”后出现“分析谱线”窗口，点左上角“+”添加谱线
→
弹出“向方法加入谱线”对话框
→
在右上边输入要测试的元素，双击选择该元素的波长(磷测定波长：178.09)
→
点“退出”。
[0051]
继续在“分析谱线”窗口，右上边“计量单位”选择“μg/ml
”→
左下边“重校标准r”修改std1及其强度，stdn及其强度
→
在“标准s”处，将“标准名称”和“理论含量”中从低至高输入相应的内容(“标准名称”输入“磷酸盐标准曲线”，“理论含量”依次输入“0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0”)
→
点“确认”。
[0052]
s6、自动寻峰：
[0053]
将毛细管插入高浓度的标准溶液，点“分析测量
”→“
自动寻峰”，寻到峰后，观察峰是否溢出，若溢出须点“自动衰减”，直至峰在中心位置且没有溢出为止。将寻峰的高浓度标准溶液取出，用水充分置换毛细管和雾化室。
[0054]
s7、标准溶液测量(绘制工作曲线)：
[0055]
点“分析测量
”→“
测量标准”，开始进入工作曲线制作界面。std1(空白)置换2min后，点“测量”，结果出来后将毛细管放入std2，测定结果出来后弹出“测量结果”对话框
→
点“继续”或关闭对话框，置换2min后，点“测量”，依次从低至高测定标准溶液。
[0056]
最高标准溶液测定结束，点“修改查看
”→“
曲线拟合
”→“
数据列表”中可查看曲线效果(即：相关系数、k值等)。相关系数r2≥0.999，点“保存”获得工作曲线，否则须重新制作工作曲线。
[0057]
s8、样品测量：
[0058]
将毛细管放入样品，点“分析测量
”→“
测量样品”，输入样品的相关信息(样品名称、样品编号等)，2min后点“测量”，结果出来后弹出“样品结果”对话框，点“继续”或关闭对话框，置换下一个样品，依次从低至高测定样品。测试完后用脱盐水充分置换雾化室。
[0059]
s9、关机
[0060]
按“急停”，火焰熄灭，等离子气自动关闭
→
关氩气钢瓶，等10min后，按icp“电源开关”，“高压开”、载气流速自动关闭，功率自动降至“0”档，火焰熄灭
→
断开排风扇电源，将icp总电源空气开关断开，等15min后关闭冷却水，关闭工作站。
[0061]
最后，结果与表示：
[0062]
若样品为液体尿素：磷酸盐(mg/kg)＝cv/v1，式中：c：显示结果的平均值，mg/l；v1：体积，ml；v：定容体积，ml。
[0063]
若样品为固体尿素：磷酸盐(mg/kg)＝100c/m，式中：c：几次显示结果的平均值，ug/ml；m：样品质量，g。
[0064]
实施例1
[0065]
一种icp法测定尿素中磷酸盐含量的方法，包括以下步骤：
[0066]
s1、配制标准溶液：称取0.143g磷酸二氢钾溶于水中，用水定容至1000ml；移取10ml标准储备液于100ml容量瓶中，用水稀释至刻度；在装有20ml水的100ml容量瓶中加入2ml浓硝酸，用水稀释至刻度；
[0067]
配制空白标准溶液std1：在装有20ml水的100ml容量瓶中加入2ml浓硝酸，用水稀释至刻度。
[0068]
标准溶液std2～n：依次称取2ml、4ml、6ml、8ml、10ml的工作储备液，加适量水稀释，并加入2ml浓硝酸，用水稀释，得到0.2mg/l、0.4mg/l、0.6mg/l、0.8mg/l、1.0mg/l浓度的标准溶液；
[0069]
s2、配制样品测试溶液：液体尿素：移取50ml样品溶液，加入2ml浓硝酸，用水稀释至100ml，配制多个平行样进行测定，以使得结果更加准确；
[0070]
磷酸盐(mg/kg)＝cv/v1，式中：c：多个平行样测定结果的平均值，mg/l；v1：体积，ml；v：定容体积，ml。
[0071]
实施例2
[0072]
一种icp法测定尿素中磷酸盐含量的方法，包括以下步骤：
[0073]
s1、配制标准溶液：称取0.143g磷酸二氢钾溶于水中，用水定容至1000ml；移取10ml标准储备液于100ml容量瓶中，用水稀释至刻度；在装有20ml水的100ml容量瓶中加入2ml浓硝酸，用水稀释至刻度；
[0074]
配制空白标准溶液std1：在装有20ml水的100ml容量瓶中加入2ml浓硝酸，用水稀释至刻度。
[0075]
标准溶液std2～n：依次称取2～10ml的工作储备液，加适量水稀释，并加入2ml浓硝酸，用水稀释，得到0.2～1.0mg/l浓度的标准溶液；
[0076]
s2、配制样品测试溶液：固体尿素：称取取15g样品，加水溶解后，加入2ml浓硝酸，用水稀释至100ml，配制多个平行样进行测定，以使得结果更加准确；
[0077]
磷酸盐(mg/kg)＝100c/m，式中：c：多个平行样测定结果的平均值，ug/ml；m：样品质量，g。
[0078]
实验例1-方法精密度试验
[0079]
按尿素中磷酸盐含量的测定方法(icp法)对实施例1中的同一尿素样品重复测定6次，实验数据见表2。
[0080]
表2尿素中磷酸盐含量测定精密度实验数据
[0081][0082]
由表2数据可知，按本发明新建立的测定方法测定尿素中磷酸盐含量，其标准偏差小于5％，说明本技术测定方法的精密度很好，可用于车用尿素中磷酸盐含量的测定。
[0083]
实验例2-方法对照试验
[0084]
分别将6个尿素样品按gb/t29518规定的测定方法(比色法)和新建立的测定方法(icp法)测定尿素中磷酸盐含量，进行对照实验，实验数据见表3。
[0085]
表3尿素中磷酸盐含量对照实验数据
[0086][0087][0088]
由表3可知，对于不同磷酸盐含量的样品，通过对照实验，gb/t29518规定的测定方法(比色法)和新建立的测定方法(icp法)测定尿素中磷酸盐含量数据很接近，二者之间的相对偏差在10％以内，对于微量分析，这种偏差相对较低。另外，两种方法的检测时间区别较大，前者为10小时，后者为1小时。故按本发明新建立的icp测定方法测定车用尿素中磷酸盐含量，其检测方法快速准确，检测效率明显提高。
[0089]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。