電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)法測定鉛精礦中9種元素

韓 曉

(北京礦冶研究總院，北京 102628)

電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)法測定鉛精礦中9種元素

韓 曉

(北京礦冶研究總院，北京 102628)

采用硝酸-鹽酸-氫氟酸-高氯酸溶樣，優(yōu)化儀器測定條件及消除干擾元素的條件實(shí)驗(yàn)等，建立了電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)法測定鉛精礦中砷、銻、鉍、銅、鋅、鎂、鋁、鐵、鎘的方法。其測定范圍ω(As)：0.02%～1.50%；ω(Sb)：0.01%～10.00%；ω(Bi)：0.03%～5.00%；ω(Cu)：0.50%～10.00%；ω(Zn)：2.00%～10.00%；ω(Mg)：0.30%～2.00%；ω(Al): 0.50%～3.00%；ω(Fe)：5.00%～12.00%；ω(Cd)：0.030%～0.20%。經(jīng)加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，各元素的加標(biāo)回收率為90%～104%(n=3)。方法準(zhǔn)確、快速、可靠，適用于鉛精礦中砷、銻、鉍、銅、鋅、鎂、鋁、鐵、鎘量的同時(shí)測定。

鉛精礦；電感耦合等離子體發(fā)射光譜法；9種元素

前言

鉛精礦是生產(chǎn)金屬鉛、鉛合金及鉛化合物等的主要原料。鉛精礦中含有雜質(zhì)元素砷、銻、鉍、銅、鋅、鎂、鋁、鐵、鎘等。作為鉛冶煉的重要原料，工業(yè)生產(chǎn)中將鉛精礦按化學(xué)成分分為4個(gè)品級，各種成分的準(zhǔn)確快速測定對原料產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都起著重要作用。國家標(biāo)準(zhǔn)方法中對這9種元素的測定有容量法及原子吸收光譜法和熒光光譜法等，操作起來較費(fèi)時(shí)。近年來隨著發(fā)射光譜儀器的普及應(yīng)用，建立用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[1-5]測定鉛精礦中這9種元素的分析方法迫在眉睫。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑

硝酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸均為優(yōu)級純，實(shí)驗(yàn)室用水為二次去離子水。實(shí)驗(yàn)所用器皿均用稀硝酸(1+5)浸泡后，用二次去離子水清洗干凈備用。待測元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液均按國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心的標(biāo)準(zhǔn)溶液配制方法配制；配制銻、鉍、鐵、砷、鎂、鋁、銅、鋅、鎘混合標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為50 μg/mL。氬氣[w(Ar)≥99.996%]。

1.2 主要儀器

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀Agilent ICP-OES 725型號(安捷倫科技公司，美國)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

將0.10 g(精確至0.000 1 g)試料置于300 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入15 mL硝酸，低溫加熱溶解10～20 min，加入5 mL鹽酸，5 mL氫氟酸，3 mL高氯酸，低溫加熱冒白煙至濕鹽狀，加入5 mL硝酸，加熱溶解鹽類，冷卻后移入100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。超曲線的待測元素按比例稀釋后補(bǔ)加相應(yīng)的硝酸于100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度混勻。于電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀上，測定試液及隨同試料空白溶液的發(fā)射光強(qiáng)度，依據(jù)工作曲線計(jì)算出被測元素的質(zhì)量濃度。

1.4 工作曲線的繪制

2018年12月12日，北京—2018加拿大木材中國論壇暨現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑在健康養(yǎng)生產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用活動在北京朝陽悠唐皇冠假日酒店舉行，此次活動由加拿大木業(yè)主辦。活動吸引了超過250名專業(yè)人士的熱情參與。出席此次論壇的演講嘉賓包括：中國木材及木制品流通協(xié)會首席專家朱光前先生，來自加拿大溫哥華沿海健康家庭護(hù)理區(qū)域主管Jo-Ann G. Tait女士以及加拿大Equilibrium工程咨詢公司聯(lián)合創(chuàng)始人Robert Malczyk先生等。

移取0、0.20、1.00、2.00、10.00、20.00 mL混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(50 μg/mL)于一組100 mL容量瓶中，加入5 mL硝酸，用水稀釋至刻度，混勻。工作標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度點(diǎn)依次為：0.10、0.50、1.00、5.00、10.00 μg/mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 被測元素譜線選擇

經(jīng)過實(shí)際樣品實(shí)驗(yàn)，綜合考慮元素干擾和測定波長的強(qiáng)度，選擇各元素測定波長依次為Sb(206.834 nm)、Zn(213.857 nm)、Bi(223.0614 nm)、Al(396.152 nm)、Fe(259.9404 nm)、Cd(214.439 nm)、As(193.696 nm)、Mg(285.213 nm)、Sb(206.834 nm)，選擇合適的扣背景位置，所選用的分析線基本無光譜干擾。

2.2 儀器參數(shù)的選擇

對實(shí)驗(yàn)中所用儀器的幾個(gè)重要參數(shù)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，綜合分析電感耦合等離子體光譜儀的優(yōu)化程序，考察了射頻發(fā)生器功率、霧化氣流量、輔助氣流量、等離子氣流量、進(jìn)液泵速、觀測高度等對被測元素譜線發(fā)射強(qiáng)度的影響，選擇的最佳儀器測量參數(shù)如表1。

表1 儀器測量參數(shù)

2.3 方法檢出限

測定11次試劑空白溶液，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差為檢出限，5倍的檢出限為測定下限，結(jié)果見表2。由表2中數(shù)據(jù)可見，各元素的檢出限均能滿足方法中的最低濃度要求。數(shù)據(jù)表明，各被測元素發(fā)射光絕對強(qiáng)度的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于通常要求的1%。

表2 儀器檢出限和方法的檢測下限

2.4 干擾及消除

2.4.1 鉛基體的干擾

對含有0.50 μg/mL的Sb、Bi、Fe、As、Cu、Zn、Al、Cd、Mg混合標(biāo)準(zhǔn)溶液加入不同含量的鉛基體，測定待分析元素的結(jié)果，見表3。

表3 鉛基體對測定元素的影響

從表3看出，鉛基體對所選譜線的待測元素的測定基本沒有干擾。

2.4.2 單元素基體干擾實(shí)驗(yàn)

對含有1.00 μg/mL的Sb、Bi、Fe、As、Cu、Zn、Al、Cd、Mg混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，通過在標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入一定量的基體元素進(jìn)行干擾實(shí)驗(yàn)，濃度測定結(jié)果(已扣除基體空白)見表4。

表4 基體對1.00 mg/L的測定元素的干擾

從表4看出，單元素基體對所選譜線的待測元素的測定基本沒有干擾。

2.4.3 混合離子干擾實(shí)驗(yàn)

配制濃度為1.00 mg/L的單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，通過在標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入一定量的混合基體元素進(jìn)行干擾實(shí)驗(yàn)，濃度測定結(jié)果(已扣除基體空白)見表5。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在±5%的誤差允許范圍內(nèi)，共存離子的加入量對測定元素干擾小。

2.5 試樣分析

分別對不同含量的鉛精礦樣品進(jìn)行了11次獨(dú)立測定，測定結(jié)果見表6。

對表6中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采用格拉布斯檢驗(yàn)方法，當(dāng)n=11，α=0.05時(shí)臨界值為2.355，不同水平11次分析數(shù)據(jù)無異常值，方法重現(xiàn)性好，精密度較高。

2.6 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

對樣品12#中Bi、Sb，樣品27#中Mg、Cu、Zn、Al、Cd、As、Fe，采用多元素測定方法進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，試樣加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表7。

表5 混合離子干擾實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果

表6 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表6

表7 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

由表7可見，加標(biāo)回收率介于90%～104%，表明該方法的準(zhǔn)確性較好。

3 結(jié)論

由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定鉛精礦中銻、鉍、鐵、砷、銅、鎂、鋅、鋁、鎘的方法是可行的，方法準(zhǔn)確度較高，精密度好，能滿足測定需求。

[1] 《有色金屬工業(yè)分析叢書》編輯委員會.重金屬冶金分析[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1994:174-188.

[2] 程健.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定鋅精礦及鋅培砂中10種雜質(zhì)元素[J].冶金分析(MetallurgicalAnalysis),2007,27(11):65-68.

[3] 阮桂色.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展[J].中國無機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2011,1(4):15-18.

[4] 熱孜萬古麗,全小盾,秦婷,等.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)測定鉛錠中11種雜質(zhì)元素[J].中國無機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2012,2(1):74-76.

[5] 張?zhí)烊A.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定純銀中鎘、鉍、鐵、鉛、銻、鈀、硒、碲[J].中國無機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2013,3(2):63-65.

Determination of Nine Elements in Lead Concentrate by Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry

HAN Xiao

(BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy,Beijing102628,China)

The concentrations of nine elements, including arsenic,antimony,bismuth,copper,zinc,magnesium,aluminum,iron and cadmium in lead concentrate samples were determined by inductively coupled plasma optical emission spectrometry(ICP-OES)after the samples were digested with mixtures of nitric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid and perchloric acid.The measurement ranges for As, Sb, Bi, Cu, Zn, Mg, Al, Fe and Cd were 0.01%-1.50%，0.01%-10.00%， 0.03%-5.00%，0.50%-10.00%，2.00%-10.00%，0.30%-2.00%，0.50%-3.00%，5.00%-12.00%and 0.030%-0.20%, respectively.The recoveries were 90%-104%(n=3). This method is fast and simple, and was proved to be suitable for simultaneous determination of As, Sb, Bi, Cu, Zn, Mg, Al, Fe and Cd in lead concentrate samples.

lead concentrate; inductively coupled plasma optical emission spectrometry; nine elements

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.04.009

2016-03-10

2016-05-04

韓曉，女，工程師，主要從事地礦和冶金樣品無機(jī)元素的分析檢測研究。E-mail：404864354@qq.com

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2016)04-0033-05