火焰原子吸收光譜法測定粗鋅中的鉛含量

孫麗影，丁軼聰

（阜陽市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，安徽阜陽 236000）

火焰原子吸收光譜法測定粗鋅中的鉛含量

孫麗影，丁軼聰

（阜陽市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，安徽阜陽 236000）

粗鋅樣品經(jīng)酒石酸－硝酸溶液溶解，以體積分?jǐn)?shù)約為6%的硝酸為測定介質(zhì)，使用空氣－乙炔火焰，以水調(diào)零，選定283.3 nm為測定波長，建立了火焰原子吸收光譜法（FAAS）測定粗鋅樣品中鉛的方法。在選定的儀器條件下，鉛在2.00～12.00 g／mL范圍內(nèi)和其對應(yīng)的吸光度呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.999 8，方法檢出限為0.02 g／mL。干擾試驗(yàn)表明，鋅的基體和其它雜質(zhì)元素均不干擾對鉛的測定。方法的加標(biāo)回收率為96.3%～105.0%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD，n＝7）在1.3%～3.0%之間。此方法具有準(zhǔn)確可靠，靈敏度高，干擾少，重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)，適用于粗鋅中鉛含量（0.002%～5.0%）的測定。

鉛；粗鋅；火焰原子吸收光譜法

鋅是自然界分布較廣的金屬元素，在有色金屬的消費(fèi)中僅次于銅和鋁，廣泛應(yīng)用于有色、冶金、建材、輕工、機(jī)電、化工、汽車、軍工、煤炭和石油等行業(yè)和部門。而粗鋅是各種鋅制品的首要原料，它的來源主要包括鋅礦石提煉加工以及再生鋅的循環(huán)使用。在交易中鉛不但作為計(jì)價元素，而且含量的多少直接影響到下一步產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品最終的使用性能（如脆性、腐蝕性等）。因此準(zhǔn)確掌握粗鋅中鉛元素的含量具有非常重要的意義。

目前國際上有采用火焰原子吸收光譜法檢測初級鋅料中鉛含量的標(biāo)準(zhǔn)方法，而國內(nèi)尚沒有制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)分析方法。對如鋅及鋅合金、再生鋅原料以及含鋅礦物等與鋅金屬有關(guān)制品中鉛含量測定的方法主要有火焰原子吸收光譜法（FAAS）［1］、滴定法［2］、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICPAES）［3］、輝光放電光譜法和X射線熒光光譜法等。由于火焰原子吸收光譜法具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、操作簡單等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于高含量鉛鋅礦石、鉬精礦浸渣、精磷礦中的鉛含量檢測。本文采用酒石酸－硝酸溶液溶解樣品，用FAAS對樣品溶液中的鉛進(jìn)行測定，建立了粗鋅中質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.002%～5.0%之間的鉛的測定方法。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器及其工作條件

試驗(yàn)儀器：ZEEnit700P型原子吸收分光光度計(jì)；鐵空心陰極燈。

原子吸收分光光度計(jì)測定工作條件：測定波長為216.7 nm，燈電流為3.0 mA，狹縫寬度為0.2 nm，燃燒器高度為8 mm，乙炔流量為1.5 L／min。

電子天平：0.1 mg。

1.2 主要試劑

1.硝酸（ρ≈1.42 g／mL）。

2.硝酸（1＋1）。

3.硝酸－酒石酸溶液：50 g酒石酸溶解于500 mL硝酸（1＋1）中。

4.鉛標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液：1 000μg／mL，稱取1.000 0 g金屬鉛（鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99.98%）置于250 mL燒杯中，加入25 mL硝酸（1＋1），蓋上表面皿低溫加熱至完全溶解，煮沸驅(qū)除氮的氧化物，冷卻，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

5.鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液：100μg／mL，移取25.00 mL鉛標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液置于250 mL容量瓶中，加10 mL硝酸（1＋1），用水稀釋至刻度，混勻。

試驗(yàn)用水為去離子水。1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試樣制備

試樣剪碎至4 mm以下，用磁鐵除去加工時帶入的鐵屑，然后過0.44 mm篩，備用。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

移取0.00mL、1.00 mL、2.00mL、3.00 mL、4.00 mL、5.00 mL、6.00 mL鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液于一組50 mL容量瓶中，加入5 mL硝酸－酒石酸溶液，用水稀釋至刻度，混勻。以水調(diào)零，測量其吸光度。以鉛的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線。

1.3.3 樣品的測定

稱取2.5 g粗鋅樣品（精確到0.000 1 g）置于300 mL燒杯中，緩慢加入40mL酒石酸－硝酸溶液，蓋上表皿，待激烈反應(yīng)停止后，于電熱板低溫處繼續(xù)溶解完全，加入5 mL水，煮沸溶液1 min，取下冷卻。將溶液移入250 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。根據(jù)試料中的鉛含量，按照表1分取一定量的溶液，移入100 mL或250 mL容量瓶中，補(bǔ)加硝酸－酒石酸溶液，以水稀釋至刻度，混勻。隨同試料做試劑空白。在給定的儀器工作參數(shù)下，以水為參比，測定試料溶液的吸光度。

表1 稱樣量及分取體積

2 結(jié)果與討論

2.1 溶樣方法

參照已有的文獻(xiàn)中再生鋅原料溶樣方法并結(jié)合試驗(yàn)摸索，比較了鹽酸－硝酸－氫溴酸（15＋10＋5）、鹽酸－氫氟酸 －高氯酸（5＋5＋3）、硝酸 －酒石酸溶液等3種酸體系的溶樣效果。結(jié)果表明：采用30 mL的鹽酸－硝酸－氫氟酸（15＋10＋5）或13 mL的鹽酸－氫氟酸－高氯酸（5＋5＋3）混合溶液均能夠?qū)悠啡芙馔耆?，但考慮到前兩種酸體系腐蝕性較強(qiáng)，特別是高氯酸和氫溴酸的氧化性較強(qiáng)，對儀器損害較大；使用40 mL的硝酸－酒石酸溶液不但能夠達(dá)到完全溶解樣品的目的，并且盡量使試樣溶液的介質(zhì)和鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液的介質(zhì)保持一致，減少了分析誤差，故選擇硝酸－酒石酸溶液進(jìn)行溶樣。

2.2 測定介質(zhì)

用FAAS檢測金屬離子時，試樣溶液要保持一定的酸度以防止金屬離子水解，其濃度會對吸光度產(chǎn)生一定的影響。配制質(zhì)量濃度為1μg／mL的鉛溶液，在不同濃度的硝酸介質(zhì)中分別進(jìn)行測定。結(jié)果表明，當(dāng)測定介質(zhì)為體積分?jǐn)?shù)為2%～12%硝酸時，鉛的測定結(jié)果基本一致。綜合考慮儀器腐蝕和分析成本等因素，試驗(yàn)選用體積分?jǐn)?shù)約為6%的硝酸為測定介質(zhì)。

2.3 基體干擾影響

試驗(yàn)考察了鉛的質(zhì)量濃度為1μg／mL時，基體鋅質(zhì)量濃度在0.0～15.0 mg／mL范圍之間對測定的影響，具體步驟為：在兩組100 mL容量瓶中分別加入不同量的鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液，其中一組再分別加入1.00 mL鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后兩組同時加入16 mL硝酸－酒石酸溶液，用水稀釋至刻度，混勻，以水為參比測定吸光度，結(jié)果見表2。

表2 基體鋅對測定的干擾試驗(yàn)

從表2中可以看出：對于鋅質(zhì)量濃度在0.0～15.0 mg／mL之間的基體鋅溶液，按照試驗(yàn)方法測得的吸光度沒有太大的變化；在基體鋅溶液中分別加入等量的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液后，所測得的吸光度扣除基體鋅溶液本身的吸光度所得到的凈吸光度基本一致，這說明鋅質(zhì)量濃度在0.0～15.0 mg／mL范圍內(nèi)對鉛的測定基本無干擾。粗鋅中鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在90.0%～99.5%之間，按照本文試驗(yàn)稱樣量為2.5 g，樣品溶液最終稀釋體積計(jì)算，基體鋅的最大質(zhì)量濃度小于10 mg／mL，故可以認(rèn)為按照試驗(yàn)方法進(jìn)行測定，基體鋅對測定的干擾可忽略不計(jì)。

2.4 雜質(zhì)元素干擾試驗(yàn)

粗鋅中的主要共存雜質(zhì)元素為 Fe、Cu、Sb、Cd、Al、Sn，偶爾含少量的Ge、In等元素（部分粗鋅產(chǎn)地，如云南，因原料中含銦、鍺，富集在粗鋅中）。移取1.00 mL鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液分別置于10個100 mL容量瓶中，按照2.5 g粗鋅樣品中各元素可能存在的最高質(zhì)量分?jǐn)?shù)（3.0%Fe，0.5%Cu、Sb、Al、In、Ge，2%Cd，5%Sn）分別加入單雜質(zhì)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（相當(dāng)于雜質(zhì)元素含量分別為 Fe 75 mg，Cu、Sb、Al、In、Ge各 12.5 mg，Cd 50 mg，Sn 125 mg）和混合雜質(zhì)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（前述單雜質(zhì)元素添加量總和），進(jìn)行雜質(zhì)元素單獨(dú)和綜合干擾試驗(yàn)。按照試驗(yàn)方法測定得到鉛元素的吸光度在0.049～0.052之間，與未加入以上雜質(zhì)元素所測得的鉛元素吸光度（0.051）相比基本沒有變化，因此認(rèn)為上述共存元素對鉛的測定無干擾。

2.5 特征濃度及線性范圍

在最佳工作條件下，按照特征濃度公式（1）計(jì)算：

式中：Δρ為吸光度0.1附近所對應(yīng)的質(zhì)量濃度／μg·mL－1；ΔA為此質(zhì)量濃度所對應(yīng)的吸光度值。

由公式（1）計(jì)算得到的 ρ特＝0.026μg／mL，即對應(yīng)于0.004 4吸光度時的被分析物的質(zhì)量濃度為0.026μg／mL，與儀器說明書所提供的數(shù)值（0.03 μg／mL）相差未超過 25%（0.03±0.030×25%μg／mL），符合特征濃度范圍要求。7個不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液中，兩個最高質(zhì)量濃度（即2.00μg／mL和3.00μg／mL）標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度的差值與最低濃度（即0.20μg／mL）標(biāo)準(zhǔn)溶液和零濃度溶液吸光度的差值之比為0.068／0.015＝4.53＞0.70，符合光譜法線性要求。在2.00～12.00μg／mL的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)校準(zhǔn)曲線的線性方程為y＝0.027x＋0.002，相關(guān)系數(shù)為r＝0.999 8。

2.6 檢出限

對鉛的質(zhì)量濃度ρ為0.5μg／mL的溶液進(jìn)行11次測定，求得其吸光度A的平均值為0.025，標(biāo)準(zhǔn)偏差 S為0.000 608。按 DL＝ρsk／A（k＝2）［4］計(jì)算，得到方法的檢出限為0.02μg／mL。

2.7 回收試驗(yàn)和精密度試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法，采用在三個不同含量的粗鋅樣品中添加標(biāo)準(zhǔn)溶液的方法驗(yàn)證來進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，計(jì)算得出回收率在96.3%～105.0%之間。取4組含鉛量不同的粗鋅樣品分別重復(fù)測定7次，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD，n＝7）在1.3%～3.0%之間，數(shù)據(jù)表明該方法的精密度和回收率都比較良好。加標(biāo)回收和精密度試驗(yàn)結(jié)果見表3、表4。

表3 回收率試驗(yàn)

表4 精密度試驗(yàn)

3 結(jié) 語

試驗(yàn)表明，用火焰原子吸收光譜法測定粗鋅中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.002%～5.0%的鉛是可行的。該方法精密度好，準(zhǔn)確度高，操作過程簡單易行，適用于生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)量控制和檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的日常檢測。

［1］ 楊德利，龐文林.火焰原子吸收光譜法測定復(fù)雜再生鋅原料中的鉛量［J］.湖南有色金屬，2015，31（5）：68－70.

［2］ 汪更明.滴定法連續(xù)測定鉛鋅礦中鉛鋅銅［J］.冶金分析，2014，34（12）：70－73.

［3］ GB／T 12689.12－2004，鋅及鋅合金化學(xué)分析方法 鉛、鎘、鐵、銅、錫、鋁、砷、銻、鎂、鑭、鈰量的測定 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法［S］.

［4］ GB／T7728－1987，火焰原子吸收光譜法通則［S］.

Determ ination of Lead in Crude Zinc by Flame Atom ic Absorption Spectrometry

SUN Li-ying，DING Yi-cong
（Fuyang City in Anhui Province Product Quality Supervision and Inspection，F(xiàn)uyang 236000，China）

The crude zinc sample was dissolved in the tartaric acid-nitric acid solution.The nitric acid was used as the measuring medium with the volume fraction of about 6%.The flame atomic absorption spectrometry was established by using the air-acetylene flame，the water was zero and 283.3nm was selected as the determination wavelength，which is for the determination of lead in crude zinc samples.Under the condition of selected instruments，lead had a good linear relationship with the corresponding absorbance in the range of 2.00～12.00μg／mL，the correlation coefficientwas 0.999 8，and the detection limitwas 0.02μg／mL.Interference tests show that zincmatrix and other impurity elements do not interfere with the determination of lead.The recoveries were 96.3%～105.0%and the relative standard deviations（RSD，n＝7）were between 1.3%and 3.0%.Themethod has the advantages of accurate and reliable，high sensitivity，less interference and good reproducibility.It is suitable for the determination of lead content in crude zinc（0.002% ～5.0%）.

lead；coarse zinc；flame atomic absorption spectrometry（FAAS）

TG115.3＋3

A

1003－5540（2017）06－0068－04

全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會制定《粗鋅化學(xué)分析方法》單元素分析方法行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（有色標(biāo)秘［2016］41號）

孫麗影（1980－），女，工程師，主要從事石油、塑料、橡膠、金屬等材料化學(xué)分析方法的研究工作。

2017－10－26