722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)在測定鉬原礦、鉬精礦中鉬及雜質(zhì)元素含量的應(yīng)用

王麗麗

(金堆城鉬業(yè)股份有限公司，陜西 華縣 714102)

0 前言

隨著檢測技術(shù)的不斷進(jìn)步，光度分析法已經(jīng)應(yīng)用到生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，全差示光度計(jì)代替了重量法測定鉬及雜質(zhì)元素含量，避免了重量分析步驟煩瑣和不適用于生產(chǎn)過程控制分析的問題，使得操作更加簡單便利，分析過程更快。目前，金堆城鉬業(yè)股份有限公司使用722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)測定鉬原尾礦和鉬精礦中鉬及雜質(zhì)元素含量，現(xiàn)就這兩種分光光度計(jì)的特點(diǎn)及其應(yīng)用做簡要介紹。

1 工作原理

1.1 722 型分光光度計(jì)的基本原理

722 型分光光度計(jì)是利用物質(zhì)所特有的吸收光譜來鑒別物質(zhì)或測定其含量的分析儀器，其基本原理是根據(jù)朗伯-比爾(Lambert Beer)定律A=KCL設(shè)計(jì)的。

光源燈發(fā)出連續(xù)輻射光線，經(jīng)濾色片選擇聚光鏡聚光后投向單色器進(jìn)狹縫聚焦成像，進(jìn)入單色器的光束通過平面反射鏡反射及準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直變成平行光，射至光柵上色散后又以準(zhǔn)直鏡聚焦在出射狹縫上形成一連續(xù)光譜，由出射狹縫選擇射出一定波長的單色光，經(jīng)聚光鏡聚光后，通過比色皿中的測試溶液被部分吸收后，光經(jīng)光門再照射到光電管上，由光電轉(zhuǎn)換元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)線性運(yùn)算放大器和對(duì)數(shù)運(yùn)算放大器處理，將光能的變化程度通過顯示器顯示出來［1］。

1.2 82 型全差示光度計(jì)工作原理

82 型全差示光度計(jì)是根據(jù)物質(zhì)分子對(duì)光的選擇吸收特性和全差示分光光度法的朗伯-比爾(Lambert Beer)定律A’=aL(C-Cr)，在可見光區(qū)以相對(duì)的測量法，對(duì)物質(zhì)含量進(jìn)行定量測定的分析儀器［2］。82 型全差示分光光度法與722 型分光光度法的主要區(qū)別在于所采用的參比溶液不同，82 型全差示分光光度法是以濃度比待測定溶液濃度稍低的標(biāo)準(zhǔn)溶液作為參比溶液，這就使得樣品的吸光度讀數(shù)不超出儀器限制的范圍，實(shí)際上擴(kuò)展了量程范圍。

發(fā)光二極管發(fā)出連續(xù)輻射光線，通過比色皿中的測試溶液被部分吸收，經(jīng)濾色片選擇后照射到傳感器上，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)信息系統(tǒng)處理，將所測數(shù)據(jù)直接通過顯示器顯示出來［3］。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 722 型分光光度計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

722 型分光光度計(jì)由光源室、單色器、試樣室暗盒、電子系統(tǒng)及數(shù)字顯示器部件組成。其中單色器是光度計(jì)的核心部分，內(nèi)部裝有狹縫部分、反光鏡組件、準(zhǔn)直鏡部件、光柵部件與波長線性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。

2.2 82 型全差示光度計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

82 型全差示光度計(jì)由光源盒、單色器、樣品室、傳感器、信息處理系統(tǒng)組成，其中單色器為濾光片。

3 兩種光度計(jì)對(duì)比試驗(yàn)及分析

為了對(duì)722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和靈敏性進(jìn)行對(duì)比分析，我們從管理樣中選定3 個(gè)樣品:分別是1 個(gè)鉬原礦中鉬含量分別為0.113%樣品A1;1 個(gè)鉬精礦中鉬含量為57.54%的樣品A2;1 個(gè)是二氧化硅含量為2.1%的鉬精礦樣品B，分別用722 型分光光度計(jì)對(duì)鉬原礦中鉬含量測試11 次，用82 型全差示光度計(jì)對(duì)鉬精礦中鉬含量測試11 次;同時(shí)用722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度對(duì)鉬精礦中二氧化硅含量平行測試11 次。測試數(shù)據(jù)見表1、表2。

表1 鉬元素測量結(jié)果

表2 二氧化硅元素測量結(jié)果

3.1 準(zhǔn)確度

3.1.1 鉬元素測量的準(zhǔn)確度

722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)測試結(jié)果見表1。假設(shè)A1=0.113%，A2=57.54%，722型分光光度計(jì)測得的數(shù)據(jù)為an，82 型全差示光度計(jì)測得的數(shù)據(jù)為bn，(0＜n≤11，取整數(shù))，722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)的誤差分別為:

δn=an－A ξn=bn－A(0＜n≤11，取整數(shù))

從表1 的結(jié)果可以看出，︱δn︱＜0.005%︱ξn︱＜0.6%，722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)測得的結(jié)果都在誤差范圍內(nèi)，都可以滿足生產(chǎn)的需要。

分別計(jì)算722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)的測量標(biāo)準(zhǔn)差，

得出:δ=0.0025% ξ=0.36%

根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析得出:722 型分光光度計(jì)在測量鉬原礦中鉬元素和82 型全差示光度計(jì)在測量鉬精礦中鉬元素的測量標(biāo)準(zhǔn)差都較小，說明測量值靠近樣品真值。

3.1.2 二氧化硅元素測量的準(zhǔn)確度

同理，722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)分別對(duì)1 個(gè)二氧化硅含量為2.1%的鉬精礦樣品B平行測試11 次，測試結(jié)果見表2。假設(shè)B=2.1%，722 型分光光度計(jì)測得的數(shù)據(jù)為cn，82 型全差示光度計(jì)測得的數(shù)據(jù)為dn，(0＜n≤11，取整數(shù))，722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)的誤差分別為:

δn'=cn－A ξn'=dn－A(0＜n≤11，取整數(shù))

從表1 的結(jié)果看以看出，︱δn︱≤0.2%︱ξn︱≤0.2%，722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)測得的結(jié)果都在誤差范圍內(nèi)，都可以滿足生產(chǎn)的需要。

分別計(jì)算722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)的測量標(biāo)準(zhǔn)差，

得出:δ'=0.104% ξ'=0.100%，δ' ＞ξ'

根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析得出:722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)在測量鉬精礦中二氧化硅元素的測量標(biāo)準(zhǔn)差基本相等，82 型全差示光度計(jì)的測量標(biāo)準(zhǔn)差略小，因此，82 型全差示光度計(jì)在測量二氧化硅中得出的結(jié)果略靠近樣品真值，722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)在測量鉬精礦中二氧化硅元素的測量精度基本相同。

3.2 穩(wěn)定性

3.2.1 鉬元素測量的穩(wěn)定性

根據(jù)表1 可以看出，722 型分光光度計(jì)測鉬元素的最大值、最小值分別為amax=0.004，amin=－0.004，且有amin≤an≤amax，82 型全差示光度計(jì)測鉬元素的最大值、最小值分別為bmax=0.13，bmin=－0.46，，且有bmin≤bn≤bmax(0＜n≤11，取整數(shù))，分別計(jì)算722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)測量數(shù)據(jù)的極差R1，R2，得出:

根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析得出:722 型分光光度計(jì)在測量鉬原礦中鉬元素的極差與82 型全差示光度計(jì)測量鉬精礦中鉬元素的極差都較小，測量結(jié)果集中在真值附近。

3.2.2 二氧化硅元素測量的穩(wěn)定性

同理，根據(jù)表2 可以看出，722 型分光光度計(jì)測二氧化硅元素的最大值、最小值分別為cmax=0.17，cmin=－0.05，且有cmin≤an≤cmax，82 型全差示光度計(jì)測二氧化硅元素的最大值、最小值分別為dmax=0.19，dmin=－0.02，且有dmin≤dn≤dmax(0＜n≤11，取整數(shù))，分別計(jì)算722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)測量數(shù)據(jù)的極差R3，R4，得出:

根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析得出:22 型分光光度計(jì)和82型全差示光度計(jì)在測量鉬精礦中二氧化硅元素的極差基本相等，82 型全差示光度計(jì)的極差略小，因此，82 型全差示光度計(jì)在測量二氧化硅中得出的結(jié)果略微集中，722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)在測量鉬精礦中二氧化硅元素的測量穩(wěn)定性基本相同。

4 儀器特點(diǎn)

從722 型分光光度計(jì)和82 型全差示分光光度計(jì)的工作原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析結(jié)果來看，兩種光度計(jì)分別有以下主要特點(diǎn):

(1)722 型分光光度計(jì)采用光柵自準(zhǔn)式色散系統(tǒng)和單光束結(jié)構(gòu)電路，光束具有低雜色光、高分辨率的特點(diǎn)，能在近紫外、可見光譜區(qū)域內(nèi)對(duì)樣品物質(zhì)做定性和定量分析。

(2)82 型全差示光度計(jì)采用濾光片獲得單色光，特別適用于確定的單一元素測量或者含量較高且其他雜質(zhì)元素較穩(wěn)定的樣品，只適用于定量測定。

(3)722 型分光光度計(jì)采用比色皿人工采樣，而82 型全差示光度計(jì)采用流動(dòng)注射技術(shù)采樣，避免了因多個(gè)比色器皿造成的增溶、加和、位移誤差。

(4)在測量鉬精礦中的雜質(zhì)元素時(shí)，722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)測量準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性基本相同，但是從經(jīng)濟(jì)角度選擇，建議使用722 型分光光度計(jì)。

(5)測量鉬元素時(shí)，722 型分光光度計(jì)適用于鉬原礦、鉬尾礦中鉬的測定，為解決高含量鉬的測定，建議采用82 型全差示光度計(jì)測定鉬精礦中鉬，該分析方法簡單、速度快，適用于工廠生產(chǎn)過程控制及大批量的生產(chǎn)樣品分析。

5 結(jié)論

綜上所述，722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)同屬光度計(jì)類產(chǎn)品，但性能有所不同。722 型分光光度計(jì)是一種已經(jīng)成熟的分析儀器，各方面性能指標(biāo)穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性高，在我公司鉬原尾礦檢測分析及多種雜質(zhì)元素分析上已使用多年，效果良好。我公司為解決722 光度計(jì)不能測定高含量鉬的問題，使用82 型全差示光度計(jì)測定鉬精礦中鉬，有效地解決了高含量鉬的測定問題，82 型全差示光度計(jì)還具有方法簡單、分析速度快、結(jié)果可以滿足生產(chǎn)需要等優(yōu)點(diǎn)?？傊瑑煞N光度計(jì)各有千秋，要結(jié)合實(shí)際情況合理選型，才能充分發(fā)揮它們各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢。

［1］楊根元，金瑞祥，應(yīng)武林.實(shí)用儀器分析(第3 版)［M］.北京:北京大學(xué)出版社，2001:1－58.

［2］何金蘭，楊克讓，李小戈.儀器分析原理［M］.北京:科學(xué)出版社，2002:27－64.

［3］朱明華.儀器分析(第3 版)［M］.北京:高等教育出版社，2000:5－46.

［4］費(fèi)業(yè)泰，陳曉懷，秦嵐，等.誤差理論與數(shù)據(jù)處理［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000.5:1－82.