均勻優(yōu)化設計-氫化物發(fā)生原子吸收光譜法測定鎢精礦中砷量

陳 濤，潘建忠

（贛州有色冶金研究所，江西 贛州 341000）

0 引言

鎢精礦化學分析方法國家標準GB/T6150-1985［1］中砷的分析方法是采用鋅還原DDTC-Ag比色法，此法步驟繁瑣、砷化氫氣體劇毒稍有不慎會對分析人員的身體造成較大危害、對環(huán)境也有嚴重的污染。隨著技術(shù)的進步，原子熒光法、ICP發(fā)射光譜法、流動注射氫化物發(fā)生-原子吸收法等新技術(shù)的逐步應用，為提高效率有必要對原方法進行修訂。

本試驗采用國內(nèi)較普及的原子吸收分光光度計與流動注射氫化物發(fā)生器聯(lián)用，并運用全新的試驗設計理論——均勻設計法［2］進行實驗設計，能夠以最少的試驗次數(shù)，對多因數(shù)試驗條件進行優(yōu)化，得到最佳控制及測試條件。此法具靈敏度高，準確性好，快速簡便，干擾元素少等優(yōu)點。檢出下限可到0.001％砷量。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

儀器：AA7002型原子吸收分光光度計，WHG-103G流動注射氫化物發(fā)生器（北京翰時制作所），砷空心陰極燈。

儀器工作條件：砷空心陰極燈，波長193.7nm，燈電流4mA，狹縫0.2nm，載氣流量180mL/min，爐溫電壓80V。

主要試劑：硫酸、硫酸銨、鹽酸、抗壞血酸、檸檬酸溶液（50％）、氨水。

硫脲-抗壞血酸預還原液：5％～5％，硫脲和抗壞血酸各5g溶于100mL水中。

硼氫化鉀溶液：1.5％稱取15g硼氫化鉀和2g氫氧化鈉，溶于水中，待溶解后，用水稀到1000mL。

砷標準溶液：稱取0.132 0g光譜純?nèi)趸?，?50mL燒杯中，加入20mL水，0.2g氫氧化鈉，置電爐上加熱至完全溶解，用硫酸（1+4）中和至微酸性，移入100mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，此標準溶液每毫升含砷1.0mg。

1.2 實驗方法

稱取0.1g（精確到0.000 1g）試樣于250mL燒杯中，加入1g硫酸銨搖勻，再加入硫酸7mL，在高溫電爐上分解［3］，并濃縮體積至2～3mL，冷卻，用少量水吹洗表面皿及杯壁。加入8mL檸檬酸溶液，加濃氨水20mL，用水洗杯壁和表面皿，并加熱趕除過量的氨水（pH7左右），冷卻后，將溶液移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度混勻。隨同試樣做空白試驗。吸取上述試液5.0mL于50mL容量瓶中，加入硫脲-抗壞血酸預還原液5.0mL，鹽酸7.5mL，用水稀到刻度，搖勻。

2 結(jié)果與討論

2.1 均勻設計

均勻設計是基于試驗點在整個試驗范圍內(nèi)均勻散布的從均勻性角度出發(fā)的一種試驗設計方法，比正交試驗設計具有更大的優(yōu)勢。本試驗應用這種全新的優(yōu)化試驗設計理論進行實驗設計規(guī)劃，可用最少的試驗次數(shù)尋找到最佳試驗條件，提高了試驗效率、節(jié)省試驗時間。

2.1.1 試驗因素及試驗目標的確定

本法選定樣品酸度、硼氫化鉀濃度、載氣流量、爐溫為試驗因素，以As的測定靈敏度為試驗優(yōu)化目標。

2.1.2 均勻設計表的選定

選用均勻設計表U5（54），其對應的試驗安排表見表1，此表可在文獻［2］中查到。U5（54）中括弧內(nèi)“4”代表試驗因數(shù)的個數(shù)，“5”代表試驗的水平數(shù)，U右下方的“5”代表試驗次數(shù)。

表1 均勻試驗安排表U5（54）

酸度按5％、硼氫化鉀濃度按0.5％、載氣流量按20 L/min、爐溫電壓按10 V的水平遞增，各試驗因素分為5個水平進行遞增安排，安排如表2。

表2 各試驗因數(shù)的安排

2.1.3 試驗方案

根據(jù)均勻設計理論，把表2的各因素不同水平的控制量，按表1的安排順序制定試驗方案，這4個因素不同水平的控制量被均勻的安排在表3中。測定靈敏度為試驗的優(yōu)化目標。

從經(jīng)表3的5組試驗測定中可知，試驗3的測定靈敏度能滿足要求，綜合其他的因數(shù)，可確定最佳試驗條件為試驗3。即為：樣品酸度15％、硼氫化鉀濃度1.5％、載氣流量180L/min、爐溫電壓80V。

表3 均勻試驗方案

2.2 共存離子干擾試驗

按基本試驗方法，根據(jù)鎢精礦的基本情況試驗了W、Fe、Mn、Ca、Si、Mo、Sn、Sb、Bi、Cu、Pb、Zn等共存離子進行了試驗，結(jié)果見表4。

表4 共存離子對砷的影響（各加入As5.0mg）

從表4中看出，WO3等12個元素分別與砷共存時，均未發(fā)現(xiàn)有明顯的影響。

2.3 試樣分析結(jié)果的對照

用本法測定的試樣結(jié)果與原國標法（DDTC-Ag比色法）測定的結(jié)果對照見表5。

表5 試樣分析結(jié)果的對照 ％

2.4 最佳條件的重復性試驗

按照試驗方法及試驗確定的最佳分析條件對黑鎢-2、國-6試樣進行了11次重復性試驗測定，考察本方法的精密度，結(jié)果見表6。

表6 重復性試驗精密度

從表6可看出本法有較好的精密度。

2.5 加標回收試驗

按照試驗方法對兩個鎢精礦樣品進行了加入砷標準回收試驗，試驗結(jié)果表7。

表7 加標回收試驗結(jié)果

從表7可知，兩個鎢精礦樣品加標回收試驗結(jié)果分別是99.74％和100.57％，效果良好。

3 結(jié)論

在15％鹽酸介質(zhì)條件下，WO3、Fe、Mn、Ca、SiO2、Sn、Bi、Sb、M0O3、Pb、Cu、Zn均不干擾砷的測定。

此法具有快速簡便、靈敏度高、結(jié)果準確的特點。

［1］全國有色標準化技術(shù)委員會.GB/T6150-19-1985鎢精礦化學分析方法［S］.北京：中國標準出版社，1985.

［2］王國順，郭偉強.均勻設計法：化學分析手冊［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2000：633-636.

［3］北京礦冶研究總院.礦石中及有色金屬分析手冊［M］北京：冶金工業(yè)出版社，1990.