試液稱重法-火焰原子吸收分光光度法測定地質(zhì)樣品中的銀、銅、鉛、鋅

朱堯偉，班俊生，姚永生

（河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局a.第一地質(zhì)大隊(duì)，河南 安陽455004；b.第二地質(zhì)大隊(duì)，河南平頂山467021）

測定地質(zhì)樣品中銀、銅、鉛和鋅，常用的測定方法為原子吸收分光光度法[1-7]、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法等方法[8-9]。這些方法中傳統(tǒng)的操作步驟是酸溶解樣品后，放入容量瓶或比色管中先進(jìn)行定容，然后再進(jìn)行后續(xù)測試步驟的測定。文獻(xiàn)[2]在比色管中使用王水直接進(jìn)行消解，此方法簡便快速，但比色管的容積精度不高，并且樣品在比色管中不宜分散，不利于樣品的消解。文獻(xiàn)[7]在容量瓶中使用王水直接進(jìn)行消解，此方法簡便快速，但容量瓶在多次使用后，容量瓶底部容易結(jié)垢，不易清洗，影響測定結(jié)果。文獻(xiàn)[10]在標(biāo)準(zhǔn)溶液配制及稀釋的過程中放棄了傳統(tǒng)的定量移液管，采用精密電子天平作為定量工具，方法簡便，誤差更小。

本文采用在高型燒杯中加入王水對樣品進(jìn)行消解，加熱一段時間后，直接用水稀釋至50m l刻度線，混勻澄清后稱量試液的重量，使用原子吸收分光光度計(jì)分別對銀、銅、鉛和鋅進(jìn)行測定，免去了蒸至近干、加酸再次溶解和定容的操作步驟。本法減少了酸的使用量，降低了溶解樣品時酸氣對環(huán)境的污染，提高了工作效率。本方法測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可用于大批量地質(zhì)樣品的測定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和主要試劑

TAS-990原子吸收分光光度計(jì)（北京普析通用儀器責(zé)任有限公司）。工作條件見表1。

表1 TAS-990原子吸收分光光度計(jì)工作條件

銀、銅、鉛、鋅混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：分別移取25.0m l銀標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液、100.0ml銅標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液、100.0m l鉛標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液和100.0 m l鋅標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液于1000m l容量瓶中，加入HCl400ml，用水稀釋至刻度，混勻稱取混合標(biāo)準(zhǔn)溶液重量為1016.25 g。此標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為：25.0 μg∕m l Ag、100.0μg∕ml Cu、100.0 μg∕ml Pb、100.0 μg∕m l Zn。此標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度為：24.6μg∕g Ag、98.4μg∕g Cu、98.4μg∕g Pb、98.4μg∕g Zn。

HCl(38.32%，ρ=1.190)、HNO3(66.97%，ρ=1.400)：均為分析純，離子交換水（電阻率≥18M?·cm）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

稱取0.5 g（精確至0.0001 g）試樣，倒入高型燒杯中，用少量水潤濕，加入15mlHCl和5m lHNO3，蓋上表面皿，搖勻后放置于電熱板上，在140℃溫度下保持加熱90min進(jìn)行消解，然后，取下冷卻，直接用水稀釋至燒杯50ml刻度線，混勻澄清后稱量試液的重量（燒杯和對應(yīng)的表面皿的重量在稱樣時已經(jīng)稱量，并編號），調(diào)整火焰原子吸收分光光度計(jì)至擬定的工作條件，分別對銀、銅、鉛和鋅進(jìn)行測定，儀器根據(jù)工作或標(biāo)準(zhǔn)曲線自動計(jì)算出ω試液（Ag）、ω試液（Cu）、ω試液（Pb）和ω試液（Zn）的值。

式中：

ω樣品（Ag）-銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，單位為克每噸（g∕t）；

ω試液（Ag）-計(jì)算得到的試液中銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，單位為微克每克（μg∕g）；

m試液-試液的重量，單位為克（g）；

m試樣-試料的重量，單位為克（g）。

式中：

ω樣品（Cu）-銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，數(shù)值以%表示；

ω試液（Cu）-計(jì)算得到的試液中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，單位為微克每克（μg∕g）；

m試液-試液的重量，單位為克（g）；

m試樣-試料的重量，單位為克（g）。

鉛鋅的計(jì)算公式與銅的計(jì)算公式相同。

當(dāng)樣品含量超出工作曲線時，吸取合適的試液加入高型燒杯中，稱取重量，補(bǔ)加王水（1+1）到20ml刻度線，在加水至50m l刻度線，再次稱取試液重量，計(jì)算稀釋倍數(shù)。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線

分別移取 0.00 m l、0.5 m l、1 ml、2 m l、3 m l、4 ml、5ml銀、銅、鉛、鋅混合標(biāo)準(zhǔn)溶液于100ml容量瓶中，使用電子分析天平稱重，加入25ml HCl，用水稀釋到刻度，搖勻，并稱重，經(jīng)過計(jì)算得到質(zhì)量濃度銀：0.00μg∕g、0.125μg∕g、0.271μg∕g、0.494μg∕g、0.743μg∕g、0.991μg∕g 1.223μg∕g，銅、鉛、鋅：0.00μg∕g 、0.502μg∕g、1.082μg∕g 、1.978μg∕g、2.972μg∕g、3.966μg∕g 4.891μg∕g的標(biāo)準(zhǔn)系列。于火焰原子吸收分光光度計(jì)上分別對銀、銅、鉛和鋅進(jìn)行測定，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4 工作曲線

移取 0.00 m l、0.25 m l、0.50 m l、1.00 m l、1.50 m l、2.00ml、2.50ml銀、銅、鉛、鋅混合標(biāo)準(zhǔn)溶液于50mL高型燒杯中，使用電子分析天平稱重后，加入15ml HCl和5m l HNO3，蓋上表面皿，和試樣一起放置于電熱板上加熱處理，取下冷卻，直接用水稀釋至燒杯50m l刻度線，混勻澄清后稱量標(biāo)準(zhǔn)系列的重量（燒杯和對應(yīng)的表面皿的重量在稱樣時已經(jīng)稱量，并編號），經(jīng)過計(jì)算得到質(zhì)量濃度銀：0.00μg∕g、0.121μg∕g、0.259μg∕g、0.502μg∕g、0.770μg∕g、1.016μg∕g 1.247μg∕g，銅、鉛、鋅：0.00μg∕g 、0.482μg∕g、1.034μg∕g 、2.007μg∕g、3.080μg∕g、4.064μg∕g 、4.989μg∕g的標(biāo)準(zhǔn)系列。調(diào)整火焰原子吸收分光光度計(jì)至擬定的工作條件，對銀、銅、鉛和鋅進(jìn)行測定，繪制工作曲線。

2 結(jié)果和討論

2.1 加熱后剩余王水比重及成分測定

分別配制100ml王水于4個200m l高型燒杯中，蓋上表面皿，放置于140℃電熱板上分別加熱30min、60min、90min、120min后取下，放置至室溫，分別測定其比重、硝酸根離子含量和氯離子含量，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

從表1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，王水在加熱60～120min后，比重約為1.14，硝酸鹽酸摩爾比約為0.40，這和新配置的王水（1+1）的比重1.14和硝酸鹽酸摩爾比0.40是一致的，因此在實(shí)驗(yàn)中可以采取王水（1+1）作為介質(zhì)配制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線和對樣品進(jìn)行稀釋。

表1 加熱后剩余王水比重及成分測定

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線和工作曲線的比較

由于試液最后的介質(zhì)為經(jīng)過加熱分解后的王水介質(zhì)，在測定時，一般應(yīng)該使用相同介質(zhì)的工作曲線。雖然工作曲線的配制并不繁瑣，但當(dāng)樣品中銀含量高于工作曲線時，就需要對樣品溶液進(jìn)行稀釋，相比使用與試樣一致的加熱條件加熱后的王水稀釋樣品，采用王水（1+1）進(jìn)行稀釋更為方便，因此有必要進(jìn)行王水（1+1）介質(zhì)配制的標(biāo)準(zhǔn)曲線和工作曲線（加熱后王水介質(zhì)）的比較實(shí)驗(yàn)。

按照實(shí)驗(yàn)方法配制標(biāo)準(zhǔn)曲線和工作曲線，調(diào)整火焰原子吸收分光光度計(jì)至擬定的工作條件，同時進(jìn)行測定，分別繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線和工作曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線和工作曲線數(shù)據(jù)見表2。

從表2的數(shù)據(jù)可以看出，標(biāo)準(zhǔn)曲線和工作曲線基本是重合的，因此可以采用標(biāo)準(zhǔn)曲線代替工作曲線。

表2 標(biāo)準(zhǔn)曲線和工作曲線的比較

2.3 共存離子的影響

吸取5.00m l銀、銅、鉛、鋅混合標(biāo)準(zhǔn)溶液于100ml容量瓶中，加入25m lHCl和各種干擾離子，用水稀釋到刻度，搖勻，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)可知加入200mg K+、Na+、Fe3+、Ca2+、Mg2+，50mg Ni2+、Al3+和5mg Hg2+不干擾測定。

2.5 方法精密度和準(zhǔn)確度

選用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07255、GBW07256、GBW07257、GBW07258、GBW07169、GBW07234、GBW07233、GBW07165、GBW07171、GBW07235和GBW07236分別平行測定7次，進(jìn)行精密度和準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表3至表6，本方法測定值與標(biāo)準(zhǔn)值基本一致，分析結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值的相對誤差均小于《地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測試質(zhì)量管理規(guī)范》（DZ∕T 0130-2006）中所規(guī)定的相對誤差允許限，說明方法是可靠的。

表3 Ag標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分析結(jié)果對照表

表4 Cu標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分析結(jié)果對照表

表5 Pb標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分析結(jié)果對照表

表6 Zn標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分析結(jié)果對照表

3 結(jié)語

由于當(dāng)時使用機(jī)械分析天平，稱量繁瑣，在傳統(tǒng)的化學(xué)分析和儀器分析中，對溶液的量取多是采用移液管和容量瓶，隨著電子天平的發(fā)展，對物質(zhì)的重量的稱取變的十分容易，因此，為了發(fā)揮這一優(yōu)勢，在配置標(biāo)準(zhǔn)溶液、酸堿滴定、儀器分析中，今后將使用電子天平稱取試液的重量代替使用移液管和容量瓶量取試液，本文在這些方面進(jìn)行了積極的探索。采用高型燒杯對樣品進(jìn)行消解和試樣稱重法，節(jié)省時間和能源，減輕了勞動強(qiáng)度，減少了試劑用量，降低了樣品消解時對環(huán)境污染和對人體的危害。