微波消解-萃取—ICP-MS法測(cè)定高純金中雜質(zhì)元素

張義丞 孟建華 赫婷婷 許曉菁 牛治燕 于曉輝

摘要：采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法ICP-MS法測(cè)定高純金中的雜質(zhì)元素時(shí)，利用傳統(tǒng)濕法消解樣品后，大量金基體對(duì)雜質(zhì)元素測(cè)定產(chǎn)生干擾和抑制作用，影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度。實(shí)驗(yàn)建立微波消解-萃取—ICP-MS法測(cè)定高純金中雜質(zhì)元素的方法，并對(duì)微波消解-萃取條件進(jìn)行優(yōu)化，提高金溶解率及金萃取率，消除金基體對(duì)雜質(zhì)元素測(cè)定的干擾。該方法可同時(shí)測(cè)定40種雜質(zhì)元素，檢出限為0.01～0.29 μg/g，測(cè)定結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=6）為1.29 %～4.18 %，加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)回收率為86.94 %～115.55 %，準(zhǔn)確度和精密度良好。

關(guān)鍵詞：微波消解;微波萃取;ICP-MS;高純金;雜質(zhì)元素

中圖分類號(hào)：O657.63文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：1001-1277（2020）03-0082-04doi：10.11792/hj20200318

引 言

隨著黃金冶煉技術(shù)的進(jìn)步，一些黃金產(chǎn)品純度已達(dá)到99.99 %以上[1]，對(duì)高純金中雜質(zhì)元素種類及含量檢測(cè)要求也隨之提高。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法采用ICP-MS法測(cè)定高純金中的雜質(zhì)元素[2-3]，但實(shí)際工作中采用傳統(tǒng)濕法消解樣品后，其消解液中的大量金基體對(duì)雜質(zhì)元素測(cè)定產(chǎn)生干擾和抑制作用，且容易對(duì)儀器造成污染和損害。因此，找到一種結(jié)合ICP-MS法檢測(cè)高純金樣品的前處理方法是非常必要的。

研究首次提出使用微波消解-萃取的方法對(duì)高純金樣品進(jìn)行前處理。通過(guò)對(duì)微波消解和微波萃取條件的優(yōu)化，高純金樣品溶液中金萃取率達(dá)到99.8 %以上，測(cè)定結(jié)果能夠滿足同時(shí)測(cè)定40種雜質(zhì)元素檢測(cè)要求。與傳統(tǒng)方法相比，該方法減少了前處理流程，縮短了分析時(shí)間，有效提高了金萃取率，具有簡(jiǎn)單快速、準(zhǔn)確、檢出限低、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)[4-5]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及試劑

儀器：Multiwave PRO型微波消解萃取儀（奧地利安東帕公司），7700x型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國(guó)Agilent公司），Millipore Milli-Q Integral 10超純水儀（美國(guó)Millipore公司），ML204/02型電子天平（梅特勒-托利多有限公司）。

試劑：高純金標(biāo)準(zhǔn)樣品（w（Au）=99.999 %，Alfa Aesar公司）;28種元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和汞元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（單元素質(zhì)量濃度均為1 000 mg/L，美國(guó)o2si公司定制）;30種元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（單元素質(zhì)量濃度均為10 mg/L，德國(guó)Merck公司定制）;硝酸（MOS級(jí)）;鹽酸（MOS級(jí)）。

萃取劑包括乙醚、乙酸乙酯、磷酸三丁酯（TBP）、甲基異丁基酮（MIBK）、二丁基卡必醇等。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

稱取0.1 g（精確至0.01 mg）高純金標(biāo)準(zhǔn)樣品于微波消解罐中，加入2.5 mL HCl-HNO3混合酸（體積比3∶1），加熱使樣品完全溶解為透明溶液。消解完成后取出消解罐冷卻，加入一定量有機(jī)萃取劑，在設(shè)定的微波萃取程序下進(jìn)行萃取。萃取完成后，直接收集殘留消解液（下層水相）。將殘留消解液轉(zhuǎn)移到100 mL容量瓶中，用去離子水定容，采用ICP-MS法測(cè)定雜質(zhì)元素，同時(shí)測(cè)定溶液中殘留的金，計(jì)算金萃取率。

2 結(jié)果與分析

2.1 微波消解條件優(yōu)化

2.1.1 消解液的選擇

在微波消解過(guò)程中，通常采用的強(qiáng)酸消解液體系有HNO3、HCl-HNO3、HNO3-H2O2[2]等，樣品溶解率均可達(dá)到100 %，考慮金萃取過(guò)程需要在鹽酸介質(zhì)中進(jìn)行[1]，因此選擇HCl-HNO3混合酸作為消解液。

2.1.2 消解條件

利用6 mL HCl-HNO3混合酸消解高純金，微波功率900 W，考察不同消解溫度與時(shí)間對(duì)金溶解率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖1。

從圖1可知：當(dāng)消解溫度分別為150 ℃、160 ℃、170 ℃、180 ℃、190 ℃，金溶解率達(dá)到100 %時(shí)，所需的消解時(shí)間分別約為60 min、45 min、30 min、25 min、25 min。微波消解時(shí)間隨消解溫度升高而縮短，當(dāng)消解溫度高于180 ℃時(shí)，消解時(shí)間變化不大。因此，選擇消解溫度為180 ℃，消解時(shí)間為25 min。

2.2 微波萃取條件優(yōu)化

2.2.1 萃取劑的選擇

常用于金（Ⅲ）萃取的有機(jī)試劑有乙醚、乙酸乙酯、磷酸三丁酯（TBP）、甲基異丁基酮（MIBK）、二丁基卡必醇[6]等，在相同萃取條件下，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)得到不同有機(jī)試劑對(duì)金萃取率的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。綜合考慮試劑成本、金萃取率等因素[7]，選擇乙酸乙酯作為萃取劑。

2.2.2 萃取相比

萃取相比為微波消解液與萃取劑的體積比，其對(duì)萃取效果影響顯著。萃取劑不足，則金萃取率低;萃取劑過(guò)多，溶液中的金被過(guò)度稀釋，達(dá)不到檢出限要求[8]。實(shí)驗(yàn)以乙酸乙酯為萃取劑，100 ℃下微波萃取60 min，不同萃取相比對(duì)金萃取率的影響見(jiàn)圖2。

從圖2可知：隨著萃取劑用量的增加，金萃取率快速增加。當(dāng)萃取相比達(dá)到1∶20后，金萃取率變化不明顯。這表明萃取相比為1∶20時(shí)，萃取基本達(dá)到飽和，因此選擇萃取相比不低于1∶20。

2.2.3 萃取溫度

萃取溫度對(duì)萃取時(shí)間和萃取率均有影響。實(shí)驗(yàn)以乙酸乙酯為萃取劑，萃取相比為1∶20，微波萃取60 min，考察不同萃取溫度對(duì)金萃取率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。

從圖3可知：隨著萃取溫度的升高，金萃取率先快速增加后趨于穩(wěn)定。當(dāng)萃取溫度達(dá)到80 ℃后，金萃取率變化不明顯，因此選擇萃取溫度不低于80 ℃。

2.2.4 萃取時(shí)間

實(shí)驗(yàn)以乙酸乙酯為萃取劑，萃取相比為1∶20，萃取溫度為80 ℃，考察不同萃取時(shí)間對(duì)金萃取率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖4。

從圖4可知：萃取時(shí)間達(dá)到40 min時(shí)，金萃取率高于90 %;萃取時(shí)間超過(guò)50 min后，金萃取率約為100 %;再延長(zhǎng)萃取時(shí)間，金萃取率沒(méi)有明顯變化。因此，實(shí)驗(yàn)選擇萃取時(shí)間為50 min。

2.3 方法檢出限、準(zhǔn)確度及精密度實(shí)驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)確定的微波消解-萃取法前處理的最佳條件下，采用ICP-MS法對(duì)高純金標(biāo)準(zhǔn)樣品中40種雜質(zhì)元素進(jìn)行檢測(cè)。不同雜質(zhì)元素的加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)回收率、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）（n=6）和檢出限結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2可知：測(cè)定結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.29 %～4.18 %，加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)回收率為86.94 %～115.55 %，檢出限為0.01～0.29 μg/g。

3 結(jié) 論

1）實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)微波消解-萃取主要參數(shù)的優(yōu)化，確定前處理方法的最佳條件：HCl-HNO3混合酸為消解液，消解溫度180 ℃，消解時(shí)間25 min;乙酸乙酯為萃取劑，萃取相比1∶20，萃取溫度80 ℃，萃取時(shí)間50 min。

2）微波消解-萃取后，采用ICP-MS法測(cè)定高純金樣品中的40種雜質(zhì)元素。該方法檢出限為0.01～0.29 μg/g，測(cè)定結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=6）為1.29 %～4.18 %，加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)回收率為86.94 %～115.55 %，準(zhǔn)確度和精密度符合要求，適用于高純金中雜質(zhì)元素的分析測(cè)定。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]?中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).高純金：GB/T 25933—2010[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).高純金化學(xué)分析方法 第2部分：ICP-MS-標(biāo)準(zhǔn)加入校正-內(nèi)標(biāo)法 測(cè)定雜質(zhì)元素的含量：GB/T 25934.2—2010[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[3] 陳永紅，陳菲菲，黃蕊，等.ICP-MS測(cè)定高純金中的雜質(zhì)元素[J].黃金，2009，30（4）：43-47.

[4] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).高純金化學(xué)分析方法 第1部分：乙酸乙脂萃取分離-ICP-AES法 測(cè)定雜質(zhì)元素的含量：GB/T 25934.1—2010[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[5] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).高純金化學(xué)分析方法 第3部分：乙醚萃取分離-ICP-AES法 測(cè)定雜質(zhì)元素的含量：GB/T 25934.3—2010[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[6] 呂文先，胡萍.ICP-AES測(cè)定純金中的雜質(zhì)元素[J].黃金，2007，28（10）：50-51.

[7] 孫丹丹，曹昕宇.萃取分離ICP-AES法測(cè)定高純金的雜質(zhì)元素[J].光譜學(xué)與光譜分析，2001，21（6）：849-851.

[8] 楊慧，戴守輝，毛雪飛，等.微波萃取-原子熒光光譜法測(cè)定稻米中砷化學(xué)形態(tài)[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，39（1）：98-101.

Abstract：When impurity elements in high purity gold are determined by national standard ICP-MS method，a great deal of gold matrix after wet digestion has interference and inhibition on the determination of impurity elements，which affects the accuracy of the determination results.A new microwave assisted digestion and extraction with ICP-MS method for determination of impurity elements in high purity gold was developed and the experimental conditions of microwave assisted digestion extraction were optimized to improve the separation efficiency of gold matrix and eliminate the interference of gold matrix on the determination of impurities.The method can determine 40 types of impurity elements at the same time，the limits of detection were 0.01-0.29 μg/g，the relative standard deviations （n=6）were 1.29 %-4.18 %，and the recoveries of reference material were 86.94 %-115.55 %，with good accuracy and precision.

Keywords：microwave assisted digestion;microwave assisted extraction;ICP-MS;high purity gold;impurity element