對以往比色法測定低含量鋁的技改新方法

任 楠，陳 娜

(云南省有色地質(zhì)局地質(zhì)地球物理化學(xué)勘查院測試中心，云南 昆明 650216)

鋁是地球上常見元素，其總含量排名占地殼表面第三位，礦石中鋁更是多有存在，它可以作為主要元素開采，也可能成為次要元素富集甚至對于鉛礦石，鐵礦石，石灰石等礦石產(chǎn)品中又是屬于雜質(zhì)類產(chǎn)品，對于化驗工作而言，鋁的測定也是主要測定元素之一。對于高含量的鋁元素吃測定通常用容量法進行測定，低含量的鋁常用方法有比色法和電感耦合等離子光譜法，本文既是針對比色法的國標方法進行了適當改進進行闡述。

1 試驗部分

1.1 試驗原理

在pH值為5～6的溶液中，掩蔽了Fe3+等干擾元素后，鋁離子在六次甲基四胺緩沖溶液中，與鉻天青S產(chǎn)生紅色絡(luò)合物，用分光光度計比色測定溶液吸光度，計算樣品中鋁的含量。

1.2 試驗儀器器材

試驗儀器器材主要有：銀坩堝；T6紫外分光光度計；25ml比色管；100ml比色管。

1.3 試驗試劑

試驗試劑主要有：Al2O3標準儲備液(1mg/mL)；Al2O3標準液(100μg/mL)；

鉻天青S(0.1%，介質(zhì)為40%乙醇溶液)；對硝基酚(0.1%；介質(zhì)為1∶1乙醇水溶液)；六次甲基四胺緩沖溶液(25%)；鋅-EDTA溶液(1∶4)；H2O2溶液(3%)；氟化銨溶液(0.5%)和硝酸；鹽酸；高氯酸；氫氟酸；過氧化鈉等。

2 分析步驟

2.1 樣品分解

由于Al2O3特殊的分子構(gòu)造，在高含量礦物中，很難通過酸溶方法進行完全分解，因此很容易將測試結(jié)果造成偏差，但在低含量的礦物中，少量的Al2O3可以直接通過四酸分解法進行完全溶解，本實驗采取兩種溶解方法進行了實驗，且都取得了滿意的結(jié)果。

2.2 酸溶樣品

稱取0.08～0.12g樣品于50ml聚四氟乙烯燒杯中，少量水潤濕樣品，依次加入2ml HClO4、3ml HNO3、10ml HCl、2ml HF。于220℃電爐上加熱溶解，蒸發(fā)發(fā)煙至近干，加入5ml 1+1 HCl，再次發(fā)煙至近干，再加入5ml 1+1 HCl發(fā)煙至干，沿杯壁緩慢5ml 1+3 HCl蒸發(fā)近干后取下稍冷，加入10ml 1+3 HCl。冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移至100ml容量瓶中，用水定容。隨樣品做空白樣。

2.3 堿熔樣品

稱取0.08～0.12g樣品于銀坩堝中，加入3gNaOH混勻。將坩堝放入馬弗爐中，從低溫升至700℃，保溫10～15分鐘。取出坩堝搖勻熔樣液，將馬弗爐溫度調(diào)至750℃，放入坩堝，當達到指定溫度后，保溫10～15分鐘取出坩堝，稍冷。準備燒杯，并在燒杯中加入15ml HCl，將坩堝放入燒杯中，以沸水浸取出熔塊。用蒸餾水洗出坩堝，溶液冷卻至室溫后轉(zhuǎn)移至100ml容量瓶中定容搖勻。

2.4 檢測方法

2.4.1 顯色液

根據(jù)樣品中Al2O3含量不同，適當抽取相應(yīng)體積的樣品溶液于25ml比色管中。以少量水吹洗比色管壁。酸溶樣品補加HCl(1+14)0.8ml，堿熔樣品不補。加一滴對硝基酚，搖勻，逐滴加入2%NaOH溶液調(diào)節(jié)酸度，至溶液呈穩(wěn)定黃色為止。加入2ml 1+14 HCl搖勻。用水吹洗比色管壁，加5ml 鋅-EDTA溶液，混勻，放置3～5分鐘。加入2ml鉻天青S溶液，5ml六次甲基四胺緩沖溶液，以水稀釋至刻度，搖勻，放置20分鐘后，以545nm比色。試樣中含有鈦時，在加鋅-EDTA之前加6滴3%過氧化氫溶液。

2.4.2 參比液

在抽取顯色液同時，同樣抽取參比液，在加入鉻天青S之前，加入5滴氟化銨溶液。其余操作同顯色液。

2.4.3 標準曲線繪制

根據(jù)取樣量，選取不同的點做標準曲線，并補加相應(yīng)體積的1+14 HCl，取一份空白試劑按參比液操作作一份標準系列參比液，并在所有標準系列中加入相等體積的空白試劑。

表1 標準系列參比液表

3 結(jié)果與討論

經(jīng)過反復(fù)探究實驗條件和實驗的試劑選擇，最終得到了穩(wěn)定的實驗方案，且得到了可靠的實驗結(jié)果，實驗結(jié)果如表2

表2 該方法所用標準物質(zhì)測得數(shù)值

在各種方法實驗中，酸度的控制尤為重要，在不同pH值條件下，鉻天青S與鋁離子的絡(luò)合形態(tài)不同，顯色效果不同，實驗證明，多加1ml 0.3mol/L HCl，吸光度會相差0.04～0.05。在低含量樣品中，誤差會達到0.05%～0.15%，影響測試準確性。所以在保證操作的準確性的同時，選擇合適的實驗試劑尤為重要，下面就緩沖溶液(表3)和指示劑(表4)選擇進行討論。

表3 各種緩沖溶液緩沖范圍

表4 各種指示劑變色范圍

實驗得出顯色溶液在pH值于5.5～6.0時，鉻天青S與鋁離子形成的路何物最穩(wěn)定，顯色效果最好，所以根據(jù)表2和表3所示，在常用緩沖溶液與指示劑搭配選擇中六次甲基四胺與對硝基酚搭配最為合適。雖然乙酸-乙酸鈉緩沖范圍也符合條件要求，但經(jīng)過試驗對比發(fā)現(xiàn)，當溶液中含有0.3mol鹽酸時，醋酸鈉用量試驗(圖1)可以看出，用量多至5ml時，結(jié)果趨于穩(wěn)定。由此可知，在溶液中的鈉離子含量對實驗結(jié)果有一定影響，在堿融方法中，反應(yīng)并不明顯，在酸溶方法中無法固定加入鈉離子的含量，故有一定的局限，所以在緩沖溶液上選擇了六次甲基四胺。在指示劑選擇上，雖然甲基紅和氯酚紅的變色范圍也在理想范圍中，但它們本身的顏色和變化的顏色都會影響比色液的色度，從而造成誤差，故選擇對硝基酚。

圖1 醋酸鈉用量對應(yīng)20μg氧化鋁比色變化

綜上所述，在改進了原國標法的一些實驗條件和器材之后，方法的準確度并沒有降低，而且有效簡化了步驟，降低了成本，所以該方法適用于多礦種里鋁含量的生產(chǎn)單位日常實驗測定。