火焰原子吸收法測(cè)定超基性巖中的三氧化二鉻

趙立卓

(遼寧省冶金地質(zhì)勘查局測(cè)試研究所，遼寧 鞍山 114001)

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火焰原子吸收法測(cè)定超基性巖中的三氧化二鉻

趙立卓

(遼寧省冶金地質(zhì)勘查局測(cè)試研究所，遼寧 鞍山 114001)

本文通過采用火焰原子吸收法測(cè)定超基性巖中的三氧化二鉻。對(duì)于大量鐵的凝相干擾可以加入吸收緩沖劑來消除。緩沖劑采用干擾元素本身，在硫酸鈉存在下加入一定量的Fe2O3，在標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入適量的鐵后，便可將鐵的影響消除。本法主要用于地質(zhì)尋找鉻礦。

火焰原子吸收法；超基性巖；三氧化二鉻

超基性巖的化學(xué)成分特點(diǎn)是硅酸不飽和[1]，而富含氧化鐵和氧化鎂。氧化鐵可達(dá)10%，氧化鎂可達(dá)40%，氧化鈣含量則低，鉀、鈉的含量一般小于1%，三氧化二鉻含量一般低于2%。常用硅酸鹽的分解方法對(duì)超基性巖的分解并不適合，必須采用氫氧化鈉-過氧化鈉熔融。磷酸或硫酸-磷酸對(duì)超基性巖有很強(qiáng)的分解能力，氟氫酸-高氯酸或氟氫酸-高氯酸-硫酸是超基性巖分析中常用的溶劑。但超基性巖中三氧化二鉻的含量多數(shù)在2%以下，所以分析手續(xù)比較復(fù)雜、流程長(zhǎng)。采用硫酸-磷酸溶樣，并在混酸介質(zhì)中以原子吸收光譜法測(cè)定超基性巖中鉻的方法簡(jiǎn)便且快速。樣品在高溫電爐盤上分解，幾分鐘時(shí)間樣品即可分解完全，然后直接用火焰原子吸收法測(cè)鉻。本法靈敏度為0.13 ug/mL/1%,析出限為0.04 ug/mL，可以測(cè)定0.X～X.XX%的三氧化二鉻。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

GGX/600型火焰原子吸收分光光度計(jì)；鉻空心陰級(jí)燈；10%硫酸鈉；三氧化二鐵1 mg/mL；40%氟化鉀；三氧化二鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液。

準(zhǔn)確稱取1.9354 g基準(zhǔn)重鉻酸鉀水溶解后稀釋至1 000 mL，此液1 mL=1 mg三氧化二鉻。

1.2 樣品分析試驗(yàn)

取樣0.1000 g，放入125 mL三角瓶中，加硫-磷混酸在高溫電爐盤上分解樣品，用1∶1與2∶1兩種比例的混酸5～10 mL都可以將樣品分解。但在溶樣前必須將爐溫升至300 ℃～350 ℃以上[2]且溶樣過程中不斷搖動(dòng)。磷酸在高溫中有很強(qiáng)的分解能力，用2∶1的硫-磷混酸可降低難溶焦磷酸鹽的析出。如果溫度低、時(shí)間長(zhǎng)易產(chǎn)生粘底現(xiàn)象，使結(jié)果偏低。對(duì)于個(gè)別難溶樣品，加入5 mL 40%的氟化鉀可使樣品分解更為完全。氟化鉀的存在對(duì)鉻3579A處的吸收沒有影響，但氟化銨對(duì)鉻的吸收影響非常大，不可使用。

1.3 條件試驗(yàn)

1.3.1 酸度試驗(yàn)

取100 ug Cr2O3,分別加入1～6 mL 2∶1硫酸混酸水稀釋至50 mL。另取1～6 mL 2∶1硫磷混酸稀釋至50 mL，在鉻3579A處測(cè)定吸光度。2∶1的硫磷混酸加入量在5 mL 內(nèi)對(duì)鉻的吸收沒有影響，而且未加入Cr2O3的也沒有吸收。當(dāng)2∶1 硫磷混酸達(dá)到6 mL時(shí)鉻的吸收下降，而未加Cr2O3的出現(xiàn)吸收。這說明酸度大不僅產(chǎn)生分子吸收，同時(shí)也抑制鉻基態(tài)原子的生成，致使鉻的吸收下降。因此，酸度應(yīng)控制在10%以內(nèi)，最好控制在5%左右。

1.3.2 干擾及其消除

A.取100 ug Cr2O3分別與下列物質(zhì)共存:K2O 1 000 ug、 Na2O 2 000 ug，CaC 500 ug ，TiO21 000 ug， MnO 500 ug ，V2O51 000 ug ，Ni、Ca、Pb、Co 2 000 ug ，P2O540 mg ，MgO 5 mg， Fe2O320 mg，SiO22 mg ，Al2O3除Fe2O3、SiO2、Al2O3產(chǎn)生干擾外，其他未發(fā)生影響。

B.在Fe2O3、SiO2、Al2O3的干擾中，以Fe2O3和SiO2的干擾尤為嚴(yán)重。Cr2O3存在下，當(dāng)Al2O3達(dá)到1 mg時(shí)(相當(dāng)試樣含2% Al2O3),使鉻的吸收稍有降低。Fe2O3達(dá)到1 mg時(shí)(相當(dāng)試樣含2% Fe2O3),鉻的吸收已經(jīng)受到嚴(yán)重干擾。SiO2的干擾特別嚴(yán)重，2.5 mg時(shí)便使鉻的吸收只剩下27.1%。這種干擾是由于鉻與干擾元素在火焰中生成了穩(wěn)定化合物，使鉻很難被釋放出來。當(dāng)加入硫酸鈉后可將鋁、硅的干擾完全消除，但鐵的干擾不能完全消除，不過可使鐵的干擾不再變化。鐵可能產(chǎn)生的是凝相干擾。Fe2O3的量在很少時(shí)就已經(jīng)干擾，當(dāng)達(dá)到1 mg以后干擾變化減緩。有文獻(xiàn)記載，加入NH4Cl可以消除鐵的干擾，據(jù)實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)少量鐵(1 000 ug以下)可以消除，對(duì)于大量的鐵仍不能消除其干擾。這種凝相干擾可以加入吸收緩沖劑來消除。緩沖劑采用干擾元素本身，在硫酸鈉存在下加入一定量的Fe2O3(主要是標(biāo)準(zhǔn)溶液及含鐵極少的試樣)，使其干擾不再變化，從而達(dá)到消除干擾目的。

1.3.3 硫酸鈉加入量的影響

取100 ug Cr2O3,加2∶1 硫磷混酸2 mL,分別加入1～5 mL硫酸鈉(10%水溶液)，水稀釋至50 mL，測(cè)定鉻的吸光度。1～5 mL 10%的硫酸鈉對(duì)鉻的吸收沒有任何影響；取100 ug Cr2O3,分別加入20 mg SiO2,1.5 mg Al2O3，5 mg Fe2O3(不混合加入)及1～5 mL 10%的硫酸鈉水溶液。加2∶1 硫磷混酸 2 mL，水稀釋至50 mL，測(cè)定鉻的吸光度。

硫酸鈉SiO2、加硫酸鈉Fe2O3、加硫酸鈉Al2O3對(duì)鉻的影響:當(dāng)加入2 mL 10%的硫酸鈉時(shí)，鋁、硅的干擾已全部消除，鐵的干擾沒有被完全消除，但干擾已不再變化。這樣在標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入適量的鐵后，便可以將鐵的影響消除。

1.4 燃助比的影響

A.因?yàn)榛鹧娴淖饔檬谴偈乖氐幕衔锏玫匠浞蛛x解或還原，并產(chǎn)生大量的基態(tài)原子，燃助比對(duì)鉻的測(cè)定影響非常大。鉻的吸收與乙炔流量成正比關(guān)系。采用富燃性火焰測(cè)定鉻，可使鉻的氧化物由于還原作用而產(chǎn)生大量的自由基態(tài)原子。這種火焰還原性特別強(qiáng)且含有大量的C、CN、CH等還原性物質(zhì)，如果測(cè)定較低含量的鉻可以使用這種火焰以提高其靈敏度，測(cè)定高含量的鉻可以適當(dāng)降低乙炔流量。

B.因各元素的熱離解溫度與在火焰中原子化區(qū)的部位不同，所以燃燒器的高低也不同。鉻的熱離解區(qū)域在火焰的上部，所以燃燒器高低直接影響著靈敏度，可以根據(jù)鉻含量的高低來確定燃燒器的高度。

1.5 儀器工作條件

儀器工作條件如表1所示。

表1 儀器工作條件Tab.1 Working condition of instrument

1.6 分析手續(xù)

稱取試樣0.1000～0.2000 g于125 mL三角瓶中，加少許水潤(rùn)濕。加2∶1 硫-磷混酸5～10 mL,于預(yù)先升溫的高溫電熱盤上進(jìn)行加熱分解，待三氧化硫白煙冒至瓶口時(shí)取下，冷卻加水20 mL左右，加10%硫酸鈉2 mL，用水稀釋至100 mL。在原子吸收儀上，按實(shí)驗(yàn)4的儀器工作條件測(cè)定吸光度。

標(biāo)準(zhǔn)系列:取Cr2O3(ug)0，100，200，400，600，800，分別加入2∶1硫磷混酸2.5 mL，10%硫酸鈉2 mL,Fe2O32 mg ,用水稀釋至50 mL，同試樣一起測(cè)定吸光度，繪制工作曲線，計(jì)算結(jié)果。

2 分析結(jié)果及誤差統(tǒng)計(jì)

2.1 回收率

取含0.14% Cr2O3的樣品溶液，加入不同量Cr2O3進(jìn)行測(cè)定，回收率在97.97%～103.79%。

2.2 結(jié)果對(duì)照

按照試驗(yàn)擬定的分析手續(xù)測(cè)定了若干超干超基性巖及鉻鐵礦，得出結(jié)果對(duì)照如表2所示。

表2 分析結(jié)果對(duì)照Tab.2 Comparison of analysis results

注:原結(jié)果*為硫酸亞鐵容量法。

2.3 精密度

精密度統(tǒng)計(jì)如表3所示。

表3 精密度統(tǒng)計(jì)Tab.3 Statistics of precision degree

[1] 西北地質(zhì)科學(xué)研究所.鉻鐵礦分析[M].北京:地質(zhì)出版社，1972.

[2] 劉之葵，牟春梅,朱壽增,等.巖土工程勘察[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

Determination of chromic oxide in ultrabasic rock by flame atomic absorption spectrometry

ZHAO Li-zhuo

(Research Institute of Metallurgical Geological Exploration,Anshan 114001,China)

In this paper,flame atomic absorption spectrometry was used to determine chromic oxide in ultrabasic rocks. The iron coagulation interference can be eliminated by adding buffer agent. By adding a certain amount of Fe2O3in the presence of sodium sulfate,the effect of iron can be eliminated after the moderate amount of iron was added into the standard solution. This method is mainly used for chrome ore research in geology.

Flame atomic absorption method; Ultrabasic rock; Chromic oxide

2017-01-14

趙立卓(1982-)，男，工程師。

O657.31

A

1674-8646(2017)06-0010-02