直接进样测定车用尿素溶液中微量钾的色谱条件探讨

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1、直接进样测定车用尿素溶液中微量钾的色谱条件探讨摘要：采用离子色谱法比对分析了车用尿素溶液中微量钾离子，选用MetrosepC3-250色谱柱，5mmol/L硝酸为淋洗液，非抑制电导模式和选择IonPacCS17色谱柱，甲烷磺酸为淋洗液，梯度淋洗，外接水抑制电导模式，均可以直接进样分析车用尿素溶液中的K+。抑制测定方法和非抑制测定方法检出限分别为0.0025μg/mL和0.0073μg/mL，定量限分别为0.0042μg/mL和0.012μg/mL，满足ISO22241标准中K+分析要求，具有无试剂干扰，操作简便的特点。关键词：车用尿素，钾离子，离子色谱，Metros

2、epC3-250色谱柱，IonPacCS17色谱柱车用尿素溶液是近年来兴起的柴/汽油车辆减排技术的——“选择性催化还原”（SCR）还原剂。在SCR技术中，尿素溶液被压缩空气喷洒向热的发动机高温尾气，气化后产生还原效率高的氨气，氨气与发动机尾气的氮氧化物（NOx）在SCR反应器中，转化为无害的水蒸汽和氮气，同时吸收了有害的烟气颗粒，从而减少柴/汽油车尾气排放的NOx和颗粒物（PM），降低形成光化学有毒烟雾和悬浮于空气中具有诱变致癌作用的微尘，保证车辆尾气达到国Ⅳ排放标准要求[1,2]。而金属离子（钙、铁、铜、锌、铬、镍、镁、钠、钾、铝）可以使SCR催化剂中毒失活，降低

3、NOx的转化率，特别是钾离子（K+）对催化剂的失活作用最为突出[2]，因此指标控制甚严，要求不大于0.5μg/mL。目前国内尚无车用尿素溶液行业标准，地方标准及企业标准中金属离子分析也均是参照ISO22241，以电感耦合等离子体-原子发射光谱仪(ICP-OES)分析为主[3]；为检验数据的准确性，我们对部分指标（钙、镁、钠、钾）用离子色谱(IC)进行了比对，重点对车用尿素溶液中K+分析条件进行了探讨，用两种样品处理方式进行了加标验证，对两种不同的色谱柱与相应的淋洗液进行了考察。实验比对认为，离子色谱法样品处理无须另加试剂，干扰少；尿素溶液直接进样，更为简便；两种检测

4、结果一致，无显著性差异；同时通过数据比对，优化了ICP-OES测定十种金属离子预处理条件。1．实验部分1.1试剂甲烷磺酸（MSA）、硝酸（HNO3）、盐酸（HCl）为优级纯，购自国药集团；10种元素标准溶液（钙、铁、铜、锌、铬、镍、镁、钠、钾、铝），浓度均为1mg/mL，购自国家标准物质中心。所有用水均为超纯水（电阻18.2MΩ/cm）或无离子水。1.2仪器及工作条件瑞士万通公司811ProfessionalIC离子色谱仪(含柱温箱)，电导检测器；旋转式填床型化学抑制单元（再生：100mmol/LH2SO4）以及MagICNet，色谱工作站；MetrosepC3-2

5、50阳离子色谱柱；柱温25℃，淋洗液：5mmol/LHNO3；流速0.70mL/min；进样体积20μL。美国戴安公司ICS-2500型离子色谱仪(含柱温箱、电导检测器)，IonPacCS17色谱柱,柱温25℃，EG产生MSA；梯度淋洗，0-21.0min1mmol/L；21.1-26.0min20mmol/L;；26.1-30.0min1mmol/L；CSRS阳离子抑制器，外接水模式；进样体积50μL。美国热电公司IRISAdvantage1000ICP-OES；THERMOSPEC工作站；无机进样系统，雾化器压力30psi，功率1150W，辅助气流量1.5L/m

6、in，高波积分时间5s，低波积分时问10s，蠕动泵速100rpm，分析谱线766,49nm，车用尿素溶液预处理，匀质化后进样。Milli-Q超纯水机，电阻率≥18.2MΩ/cm；具有抽气功能的马弗炉；加热板，要求表面温度可达500℃，石英玻璃器皿和塑料器皿等一般实验室器材。2．结果与讨论2.1样品前处理方法ICP-OES方法：按文献[4]，称量32.5g±0.1g尿素加67.5g±0.1g离子水或者100g±0.1g车用尿素溶液放入石英盘。对加热板上石英盘内的样品在防尘罩内水封缓慢的蒸发浓缩炭化（注意未干的样品由于溅射而损失），在带有抽气功能的马弗炉中，温度2h内从

7、350℃增加到550℃，保持550℃至少30min直至完全灰化。降到室温，随后一边加热一边用5mLHNO3/HCl和约20mL水加热溶解残余物,转移至100mL容量瓶，降到室温后稀释至刻度，直接用于ICP-OES的包括钾等十种金属离子的测定。同时做空白试验。需要注意的是，尿素溶液灰化过程中的样品溅射或是灰化淋洗转移不完全可能会导致结果偏小离子色谱方法：称取样品固体尿素或车用尿素溶液若干克，用超纯水溶解定容，均质化后吸取，过0.22μm尼龙过滤膜进样。2.2色谱柱选择选用常规阳离子交换柱，直接进样车用尿素溶液，发现K+峰非常高，含量大大超过限量，且远大于ICP-O