史旭峰,趙 星,宋江偉
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火焰原子吸收光譜法測(cè)定煙塵中銦的含量
史旭峰,趙星,宋江偉
(云南有色地質(zhì)局308隊(duì)測(cè)試中心,云南 個(gè)舊661000)
摘要:將樣品經(jīng)550~600℃灼燒后,以過氧化鈉熔融,用(5+95)三乙醇胺溶液提取熔融物,過濾后用6mol/L鹽酸溶解沉淀物,濾液中加入氫溴酸除去部分雜質(zhì),在(5+95)硝酸介質(zhì)中,通過火焰原子吸收光譜儀于303.9nm處,以空氣-乙炔火焰可精確測(cè)定煙塵中的銦含量。
關(guān)鍵詞:熔融;三乙醇胺;氫溴酸;火焰原子吸收
銦是一種稀散金屬元素,幾乎不存在獨(dú)立的礦床。銦的地質(zhì)儲(chǔ)量僅為黃金的五分之一,可見銦的稀少。根據(jù)對(duì)大量不同礦性的試樣進(jìn)行分析后,發(fā)現(xiàn)煙塵中含銦量較高,大部分在0.1%以上,甚至在錫煙塵中有含銦量超過20%。煙塵是燃料燃燒、高溫熔化和化學(xué)反應(yīng)等過程中形成的飄浮于空中的顆粒含二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、三氧化二鐵等[1]?,F(xiàn)有的對(duì)銦的分析方法局限于酸溶分解,對(duì)于煙塵這類特殊樣品尚無很好的分解方法。堿熔分解對(duì)所有試樣都適合,在含有機(jī)物、砷、硫需要預(yù)先灼燒時(shí),只能在550~600℃進(jìn)行,否則可能造成一些揮發(fā)損失,當(dāng)加水提取熔融物時(shí),有EDTA、三乙醇胺、過氧化氫存在的情況下,只有稀土元素、釷、鈧、鎂等少數(shù)元素與銦一起以氫氧化物形式定量沉淀,可以除去大部分干擾元素,沉淀中殘留的錫加入氫溴酸后在蒸干揮發(fā)除去[2]。
利用火焰原子吸收光譜法選擇性強(qiáng)、靈敏度高、精密度好,共存元素不會(huì)對(duì)原子吸收光譜儀分析產(chǎn)生干擾等,即便光譜干擾也很容易被克服的優(yōu)點(diǎn)[3],測(cè)定0.0050%~5.00%的銦能得到令人滿意的穩(wěn)定結(jié)果。
1實(shí)驗(yàn)部分
iCE3300(Thermo Electron Corporation)原子吸收光譜儀;銦單元素空心陰極燈;CPA124S電子天平。
(1)試劑:過氧化鈉(AR)、鹽酸(AR)、氫溴酸(AR)、硝酸(AR)、三乙醇胺(AR)、氫氧化鈉(AR)
(2)標(biāo)準(zhǔn)溶液:銦標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液ρ(In)=1mg/mL(購國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心標(biāo)準(zhǔn)溶液);
校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)曲線配制用銦標(biāo)準(zhǔn)溶液由銦標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液逐級(jí)稀釋配制為:ρ(In)=100ug/mL。
以8.00ug/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)儀器工作條件進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果見表1。
表1 儀器工作條件與信號(hào)值的關(guān)系
通過以上各項(xiàng)數(shù)據(jù)比對(duì),在不同參數(shù)設(shè)定下選取最大信號(hào)值得出最佳儀器工作條件,結(jié)果見表2.
表2 原子吸收光譜儀工作參數(shù)
吸取0.00mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL、8.00mL、10.00mL銦標(biāo)準(zhǔn)溶液于100mL容量瓶中,用(5+95)HNO3稀釋至刻度,混勻。按表1-2所列儀器參考工作條件測(cè)定,繪制校準(zhǔn)曲線,標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1。根據(jù)圖1得出銦的相關(guān)工作曲線達(dá)到0.9950以上,符合一般線性擬合的最低系數(shù)。
圖1 銦標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 In Standard Curve
2實(shí)驗(yàn)方法
稱取0.1000g~0.5000g試樣置于高鋁坩堝中,于550~600℃灼燒10min,加入4gNa2O2,攪勻后再覆蓋一層,置于高溫爐中于650~700℃熔融5~15min,取出冷卻,置于200mL燒杯中,加入約50mL(5+95)三乙醇胺提取熔融物,洗出坩堝,將燒杯加蓋表面皿,置于電熱板上加熱煮沸,取下冷卻,洗去表面皿,用中速濾紙過濾,用2g/LNaOH溶液洗滌燒杯和沉淀6~8次。將沉淀用6mol/LHCl溶解于100mL燒杯中,加入5mLHBr,低溫加熱蒸干后,加入5mLHNO3低溫蒸干后,加入5mLHNO3及少量水加熱溶解鹽類,移入100mL比色管并稀釋至刻度,搖勻待測(cè)。
按公式2-1計(jì)算銦的含量:
公式2-1ω(In)/10-2=
式中:ρ為從校準(zhǔn)曲線上查得試樣溶液中銦的濃度(ug/mL);
V為試樣溶液總體積(mL);
ms為稱取試樣的質(zhì)量(g)。
3結(jié)果與討論
酸溶分解試樣:硝酸,氫氟酸,硫酸分解后酸不溶物較多,導(dǎo)致溶液渾濁,如過夜澄清后測(cè)定,結(jié)果偏低,且出現(xiàn)溶液底層銦含量比中上層銦含量較高的現(xiàn)象;如將溶液搖勻后直接測(cè)定,溶液渾濁,容易堵塞霧化器,結(jié)果不穩(wěn)定,且沉淀物增加干擾,使測(cè)定結(jié)果與澄清后溶液相比略有偏高,易導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果難以取舍。
堿熔分解試樣:過氧化鈉熔融后,礦樣分解完全,銦富集于沉淀中,部分干擾元素溶解于堿性溶液中,經(jīng)過濾除去。沉淀經(jīng)酸溶解后,加入HBr低溫加熱蒸干排除錫、砷等雜質(zhì),加入HNO3及少量水加熱溶解鹽類,調(diào)節(jié)試樣酸度后溶液清亮,進(jìn)行測(cè)定,有較減少雜質(zhì)干擾,酸溶分解的各種干擾因素均能有效得到解決。比對(duì)結(jié)果見表3。
表3 酸溶分解與堿熔分解測(cè)定結(jié)果比對(duì)
按本文中實(shí)驗(yàn)方法加入鹽酸和硝酸兩種不同介質(zhì),測(cè)定其吸光度,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,鹽酸介質(zhì)中銦的吸光度明顯比硝酸介質(zhì)中要低,故而選擇硝酸介質(zhì)。按上述實(shí)驗(yàn),在8.00ug/mL的溶液中加入不同量的硝酸,測(cè)定其吸光度,測(cè)定結(jié)果見表4.由表4說明,酸度在2%~20%之間,對(duì)銦的測(cè)定無太大變化,在不損害儀器和共存離子不相互干擾的前提下,選擇5%的酸度最為合適。
表4 酸度實(shí)驗(yàn)結(jié)果(mL)
煙塵種類繁多,因不同類型的煙塵,所含物質(zhì)各有不同。主要由燃料燃燒后留下的固體廢物組成,大部分是灰分。已在煙塵中發(fā)現(xiàn)的元素多達(dá)20種以上,其中含量最多的是Fe、Ca、Na等,其次是Si、Al、Mn、Ti、Cu、As、Sb、S等,堿熔后Fe、Cu、Al、Ca、Mg等以氫氧化物形式沉淀,三乙醇胺作為螯合劑起到隱蔽Fe3+、Al3+等重金屬離子的干擾,使銦與少量金屬離子一起定量沉淀,如試樣中含鐵較高,應(yīng)適當(dāng)增加三乙醇胺濃度,否則酸溶沉淀后的濾液在加入HBr蒸干時(shí),容易造成噴濺,是測(cè)定結(jié)果偏低。
試樣熔融過濾后,仍有部分干擾元素如Sn、As、Sb等存在濾液中,利用各種離子鹵化物沸點(diǎn)較低的性質(zhì),加入HBr低溫加熱蒸干,將Sn、As、Sb等干擾離子揮發(fā)逐去,消除干擾。不加入HBr時(shí),對(duì)含Sn、As、Sb等較高的試樣,酸化沉淀后的濾液仍然渾濁,難以準(zhǔn)確測(cè)定試樣中的銦量。實(shí)驗(yàn)過程中分別在酸化沉淀后的濾液中加入2mL、5mL、10mLHBr,按實(shí)驗(yàn)方法制得溶液后測(cè)定Sn、As、Sb,結(jié)果表明加入2mLHBr的溶液含有微量干擾元素,加入5~10mLHBr的溶液干擾元素已揮發(fā)除去,所以選擇加入5mLHBr。
按照上述實(shí)驗(yàn)方法,任選兩件煙塵樣品。同時(shí)利用國家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)該方法的準(zhǔn)確度和精密度進(jìn)行驗(yàn)證。精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5和表6。
表5 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果
表6 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)結(jié)果
利用標(biāo)準(zhǔn)加入法在不同含量樣品中加入不同含量的標(biāo)準(zhǔn)溶液,利用測(cè)定值與樣品含量和加標(biāo)量計(jì)算此方法的回收率,結(jié)果如表7。
表7 空白與樣品加標(biāo)實(shí)驗(yàn)
4結(jié)論
煙塵屬于金屬冶煉后的渣類,組分較為復(fù)雜,以酸溶分解難以將試樣完全打開,溶液中銦離子容易與酸不溶物共沉底,造成溶液不均勻現(xiàn)象,導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果不穩(wěn)定。如果將溶液搖勻后立即測(cè)定,容易導(dǎo)致原子吸收的堵塞。加入硫酸分解,雖然能提高分解溫度,但也不能讓試樣完全分解,使溶液清亮,同時(shí)造成溶液粘稠度增大,不利于火焰原子吸收的測(cè)定。此方法利用堿熔分解,消除了酸溶難分解,酸不溶物包裹待測(cè)元素的弊端,有效的將銦和其他干擾離子分離,利用火焰原子吸收測(cè)定,排除譜線干擾,測(cè)定結(jié)果精確穩(wěn)定,適用于煙塵類中高含量銦的測(cè)定。
參考文獻(xiàn)
[1]尹明,李家熙等.巖石礦物分析(第四版第三分冊(cè))[M].北京:地質(zhì)出版社,2011.
[2]呂佳,王光明,李遼莎.火焰原子吸收光譜法測(cè)定高爐塵中銦[J].冶金分析,2011(6),22-24.
THE APPLICATION OF FLAME ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY TO ANALYSIS OF IN CONTENT OF SMOKE DUST
SHI Xu-feng,ZHAO Xing,SONG Jiang-wei
(TestingCenterofTeam308,YunnanBureauofNonferrousGeology,Gejiu661000)
Abstract:The sample is ignited under 550~600 Co,then smelted with Na peroxide,which is abstracted with(5+95)triethanolamine solution,filtered,the precipitate is dissolved with 6 mol/L hydrochloric acid,hydrobromic acid is added into the filtering liquid in order to eliminate a part of impurity.In the(5+95)nitric acid medium,at 303.9 nm of flame atomic absorption spectrometry,the In content in smoke dust can be determined accurately with air-acetylene flame.
Key Words:Smelt;Triethanolamine;Hydrobromic Acid;Flame Atomic Absorption
中圖分類號(hào):O657.31
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1004-1885(2015)4-617-5
作者簡介:史旭峰(1988~),男,云南玉溪市人,助理工程師,主要從事礦產(chǎn)品分析測(cè)試工作。
收稿日期:2015-06-03