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鈣、鈉、鉀、鐵、鋰、鎂、錳、鎳、鈦檢測

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發布時間：2025-07-30 17:35:35 更新時間：2025-07-29 17:35:36

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作者：中科光析科學技術研究所檢測中心

鈣、鈉、鉀、鐵、鋰、鎂、錳、鎳、鈦檢測概述

鈣 (Ca)、鈉 (Na)、鉀 (K)、鐵 (Fe)、鋰 (Li)、鎂 (Mg)、錳 (Mn)、鎳 (Ni)、鈦 (Ti) 等元素的檢測在眾多領域具有極其重要的意義。這些元素廣泛存在于環境（水、土壤、大氣顆粒物）、工業原材料（礦物、合金、催化劑）、消費品（食品、藥品、化妝品）、生物樣品以及高科技產品（如鋰電池材料、航空航天合金）中。準確測定其含量對于評估材料性能、監控產品質量、保障食品安全、診斷生理狀態、防治環境污染以及研究地質過程等至關重要。由于這些元素在樣品中的存在形態（如總含量、可溶態、特定價態）、濃度范圍（常量、微量、痕量）以及共存基質的復雜性差異巨大，因此需要根據具體需求選擇合適的檢測項目、精密的分析儀器、可靠的檢測方法和嚴格的標準規范。

主要檢測項目

針對鈣、鈉、鉀、鐵、鋰、鎂、錳、鎳、鈦的檢測，常見的項目包括：

總量/總含量測定： 這是最基礎也是最普遍的需求，指樣品中特定元素的總濃度，通常需要對樣品進行完全消解或溶解。
可溶性/浸出含量測定： 評估在特定條件下（如模擬體液、水浸提、酸浸提）元素從樣品中釋放出來的量，常用于環境風險評價（如土壤、固體廢物）和生物可利用性研究。
形態分析： 對特定元素的不同化學形態（如鐵的二價/三價、不同有機/無機化合物）進行定性和定量分析，這對理解元素的生物活性、毒性及環境行為尤為重要（如錳、鎳的形態分析）。
分布與成像： 利用微區分析技術（如LA-ICP-MS, SEM-EDS, Micro-XRF）研究元素在材料（如合金、電池電極、生物組織）中的空間分布情況。

核心檢測儀器

現代分析實驗室主要依賴以下精密儀器完成這些元素的檢測：

電感耦合等離子體發射光譜儀 (ICP-OES)： 非常適合同時或順序測定樣品中多種元素（包括鈣、鈉、鉀、鐵、鋰、鎂、錳、鎳、鈦）的含量，尤其適用于常量及微量元素分析，線性范圍寬，分析速度快。
電感耦合等離子體質譜儀 (ICP-MS)： 具有極高的靈敏度和極低的檢出限，是痕量（如鋰、鈦、鎳）和超痕量元素分析的利器。可進行同位素比值分析，并常與激光剝蝕(LA)、色譜(HPLC, GC)聯用進行形態分析和微區分析。
原子吸收光譜儀 (AAS)：
- 火焰原子吸收光譜法 (FAAS)： 操作簡便，成本較低，適用于常量元素（如鈣、鈉、鉀、鎂、鐵、錳）的常規分析。
- 石墨爐原子吸收光譜法 (GFAAS)： 靈敏度介于FAAS和ICP-MS之間，適用于痕量元素（如鎳、鈦、鋰）分析，特別是當樣品量少或基體復雜時。
離子色譜儀 (IC)： 主要用于分離和測定樣品中的離子形態，特別適用于水溶液中可溶性陽離子（如鈉、鉀、鈣、鎂、鋰）和陰離子的測定。
X射線熒光光譜儀 (XRF)：
- 波長色散X射線熒光光譜儀 (WDXRF)： 分辨率高，適用于固體樣品（如合金、礦物、陶瓷）中常量及次量元素（如鐵、錳、鎳、鈦）的非破壞性快速分析。
- 能量色散X射線熒光光譜儀 (EDXRF)： 結構相對簡單，常用于現場篩查或半定量分析。
分光光度計/紫外可見分光光度計 (UV-Vis)： 基于元素與特定顯色劑的反應進行比色測定，常用于特定元素（如鐵、錳、鈦）的常規或在線分析，儀器相對普及。

其他輔助設備包括：微波消解系統（樣品前處理）、超純水系統、精密天平和各種規格的玻璃器皿等。

常用檢測方法

檢測過程通常包含以下關鍵步驟，具體方法依據樣品類型、目標元素和濃度范圍而定：

樣品前處理：
- 消解： 對于測定總量的固體或有機物含量高的樣品，常采用濕法消解（硝酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸等組合，常輔以微波加熱提高效率和安全性）、干法灰化或熔融法（如測定礦石中的鈦、鎳）。
- 提取/浸提： 對于可溶性或特定形態含量的測定，使用水、稀酸、緩沖溶液等進行提取。
- 過濾/離心： 分離不溶物。
- 稀釋/濃縮/分離富集： 調整樣品濃度至儀器最佳測定范圍，或去除干擾基體。
儀器分析： 根據元素特性、濃度及干擾情況選擇ICP-OES, ICP-MS, AAS (FAAS/GFAAS), IC, XRF 或 UV-Vis 等方法進行測定。
形態分析： 通常需要聯用技術，如 HPLC-ICP-MS (用于鎳、錳的有機形態分離測定) 或 IC-ICP-MS。
質量控制： 包括使用空白樣品、標準物質（有證參考物質CRM）、加標回收實驗、平行樣測定等方法確保數據的準確性和可靠性。

相關檢測標準

為了確保檢測結果的準確性、可比性和法律效力，必須遵循國家、行業或國際公認的標準方法。常見的標準包括：

國家標準 (GB)：
- GB/T 5009 系列 (食品安全國家標準食品中元素的測定) - 涵蓋多種元素。
- GB/T 5750 生活飲用水標準檢驗方法 - 包含金屬指標。
- GB/T 20127 鋼鐵及合金痕量元素的測定 (常涉及鈦、鎳、錳等)。
- GB/T 20975 鋁及鋁合金化學分析方法 (包含鎂、錳、鐵、鈦等)。
- GB/T 3884 鋰礦石、鋰云母精礦化學分析方法 (含鋰測定)。
- GB/T 223 鋼鐵及合金化學分析方法 (涵蓋鐵、錳、鎳、鈦等)。
國際標準 (ISO)：
- ISO 11885 水質 - 電感耦合等離子體發射光譜法(ICP-OES)測定33種元素。
- ISO 17294 水質 - 電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)的應用。
- ISO 8288 水質 - 鈷、鎳、銅、鋅、鎘和鉛的測定 - 火焰原子吸收光譜法。
- ISO 15586 水質 - 石墨爐原子吸收光譜法測定痕量元素。
- ISO 13311 鐵礦石 - 鈉鉀含量的測定 - 火焰原子吸收光譜法。
美國材料與試驗協會標準 (ASTM)：
- ASTM D1976 用電感耦合等離子體原子發射光譜法測定水中元素的標準試驗方法。
- ASTM E1479 用火焰原子吸收光譜法測定鎳合金中金屬元素的標準試驗方法。
- ASTM E2371 用電感耦合等離子體原子發射光譜法測定鈦及鈦合金中元素的標準試驗方法（包含鋁、鐵、錳等）。
其他行業/領域標準： 如中國藥典、美國藥典(USP)、環境行業標準(HJ)、地質礦產行業標準(DZ)等也包含針對特定樣品基質中這些元素的檢測方法。