粗鋅中鎘的測定方法研究

2019-07-06 07:39范麗新蒯麗君湯淑芳

中國無機分析化學(xué) 2019年3期

范麗新蒯麗君湯淑芳

(1 北礦檢測技術(shù)有限公司，北京102628；2 金屬礦產(chǎn)資源評價與分析檢測北京市重點實驗室，北京102628)

前言

粗鋅是火法冶煉過程的中間產(chǎn)品，目前國內(nèi)許多冶煉廠都有這種產(chǎn)品。由于考慮到進(jìn)一步精煉的成本，或者精煉技術(shù)所限制，部分冶煉廠不再精煉，直接賣出粗鋅。鎘和鋅一同存在于自然界中，鎘主要用于鋼、鐵、銅、黃銅和其它金屬的電鍍，對堿性物質(zhì)的防腐蝕能力強。鎘的化合物還大量用于生產(chǎn)顏料和熒光粉。因此制定相應(yīng)的粗鋅化學(xué)分析方法，對促進(jìn)保護(hù)環(huán)境和資源的綜合利用具有重要的意義。

鎘的測定方法一般為火焰原子吸收光譜法[1]、石墨爐原子吸收光譜法[2]、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法[3-4]等，粗鋅中含有高含量的鋅，還含有鉛、鐵、銅、砷、銻、錫、鍺、銦等共存元素，本文建立了硝酸+鹽酸的溶樣方式，采用扣除背景的方式消除高含量的鋅對鎘測定的干擾，優(yōu)化了儀器的工作條件，從而準(zhǔn)確地測定粗鋅中的鎘含量，結(jié)果滿意。

1 實驗部分

1.1 主要試劑

鎘標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液(1 mg/mL)：，稱取1.000 0 g金屬鎘(ωCd≥99.995%)置于400 mL燒杯中，加入50 mL硝酸(1+1)加熱至溶解完全，取下冷卻至室溫，移入1 000 mL容量瓶中，補加50 mL硝酸(1+1)，用水稀釋至刻度，混勻。

鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液1(20 μg/mL)：移取5.00 mL鎘標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液(1 mg/mL)置于250 mL容量瓶中，加入12.5 mL硝酸，用水稀釋至刻度，混勻。

鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液2(100 μg/mL)：移取10.00 mL鎘標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液(1 mg/mL)置于100 mL容量瓶中，加入5 mL硝酸，用水稀釋至刻度，混勻。

鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液(200 mg/mL)；鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液(10 mg/mL)；鐵、銅標(biāo)準(zhǔn)溶液(5 mg/mL)；砷、銻、錫、鍺、銦標(biāo)準(zhǔn)溶液(1 mg/mL)。

1.2 實驗方法

按表1稱取適量樣品(精確至0.000 1 g)，于250 mL燒杯中，加入20 mL硝酸(1+1)，低溫加熱至樣品完全溶解(若樣品渾濁或有不溶渣，加15 mL鹽酸)，用水沖洗杯壁，取下冷至室溫，移入100 mL容量瓶，用水稀釋至刻度，混勻。按表1分取試液并補加硝酸(1+1)于100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。前三個梯度用曲線1，后兩個梯度用曲線2。隨同試料做空白實驗。

于原子吸收光譜儀波長228.8 nm處，用空氣-乙炔火焰，以水調(diào)零，采用扣除背景方式測量試液及隨同試料空白溶液的吸光度。從工作曲線上查得相應(yīng)的鎘的質(zhì)量濃度。

工作曲線的配制：由于鎘的靈敏度比較高，且粗鋅中鎘的含量范圍跨度比較大，在保證穩(wěn)定性和線性前提下，根據(jù)儀器的性能，通過轉(zhuǎn)角30°實現(xiàn)較高含量鎘的測定，以減小稀釋誤差。

表1 試料量、分取體積及補加鹽酸量

曲線1：移取0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 mL鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液1(20 μg/mL)于一組100 mL容量瓶中，加入10 mL硝酸(1+1)，用水稀釋至刻度，混勻。曲線2：移取0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 mL鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液2(100 μg/mL)于一組100 mL容量瓶中，加入10 mL硝酸(1+1)，用水稀釋至刻度，混勻。

使用空氣-乙炔火焰，于原子吸收光譜儀波長228.8 nm處，以水調(diào)零。采用氘燈扣除背景方式測量系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，減去系列標(biāo)準(zhǔn)溶液中“零濃度”溶液的吸光度，以鎘的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制工作曲線。

鎘含量的計算公式為：

(1)

式中：ρ為自工作曲線上查得的測定試液中鎘的質(zhì)量濃度，μg/mL；ρ0為自工作曲線上查得的空白溶液中鎘的質(zhì)量濃度，μg/mL；V為試液總體積，mL；V1為分取試液體積，mL；V2為測定試液的體積，mL；m為試料的質(zhì)量，g。計算結(jié)果表示到小數(shù)點后兩位；小于0.10%時，表示到小數(shù)點后三位；小于0.010%時，表示到小數(shù)點后四位。

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器及工作條件

原子吸收光譜儀(GBC Savant AA型原子吸收光譜儀)，附鎘空心陰極燈。選定鎘測定的最佳儀器條件，結(jié)果見表2。

2.2 儀器的吸光度

在選定的最佳工作條件下，測定系列鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度(n=10)，結(jié)果見表3。

表2 最佳儀器條件

表3 工作曲線測定結(jié)果

根據(jù)表3計算儀器的工作曲線如圖1、2所示。

2.2.1 工作曲線線性

圖1 工作曲線1Figure 1 Standard curve 1.

圖2 工作曲線2Figure 2 Standard curve 2.

2.2.2 方法的特征濃度

2.2.3 最小穩(wěn)定性

曲線1：最高濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液與最低濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液各測量10次吸光度，其標(biāo)準(zhǔn)偏差相對于最高濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液平均吸光度的0.25%和0.14%。

曲線2：最高濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液與最低濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液各測量10次吸光度，其標(biāo)準(zhǔn)偏差相對于最高濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液平均吸光度的0.33%和0.21%。

2.2.4 方法的檢出限(曲線1)

對樣品空白試液測定11次，其測定濃度值分別為：0.009、0.009、0.009、0.004、0.002、0.004、0.004、0.006、0.005、0.003、0.003，計算得σ為0.002 6 μg/mL。檢出限D(zhuǎn)L=3σ=0.007 8 μg/mL，檢測下限LQD=10σ=0.026 μg/mL

2.3 溶樣方法的選擇

對粗鋅樣品1#～6#，加入不同的酸進(jìn)行溶解，按照實驗方法測定鎘的含量(表4)。

表4 溶樣方式對結(jié)果的影響

結(jié)果表明，四種溶樣方式對鎘的測定基本無影響。樣品6#在溶樣的過程中有渾濁的現(xiàn)象，加15 mL鹽酸能使樣品清亮。實驗選擇使用硝酸(1+1)溶樣，若樣品有渾濁或溶解不完全的情況，加15 mL鹽酸進(jìn)行溶樣。(注：樣品1#～5#測定的酸度不分取的大概是5%的硝酸介質(zhì)，分取的按表1進(jìn)行補加酸，最后測定的介質(zhì)大概也是5%的硝酸介質(zhì)。樣品6#在分取之前的酸度大概是20%的王水介質(zhì)，分取后按表1補加酸，最后測定的介質(zhì)大概是5%硝酸+0.75%鹽酸介質(zhì)。)

2.4 介質(zhì)和酸度的選擇

移取鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液1(20 μg/mL)1.00、5.00 mL、移取鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液2(100 μg/mL)5.00 mL于一系列100 mL容量瓶中，分別加入不同體積的鹽酸、硝酸、王水，稀釋至刻度，搖勻。在選定的儀器工作條件下測定鎘的吸光度，結(jié)果見表5。

表5 介質(zhì)和酸度對Cd測定的影響

由表5實驗結(jié)果表明：在鹽酸、硝酸介質(zhì)中，2%～15%的酸度范圍內(nèi)，在王水介質(zhì)中，2%～20%的酸度范圍內(nèi)，測定鎘結(jié)果基本一致，實驗采用溶樣的硝酸介質(zhì)，測定酸度為5%。

2.5 共存元素干擾實驗

2.5.1 基體元素干擾及消除

在不同濃度的鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入5 mL基體元素溶液Zn(200 mg/mL)，選擇氘燈扣除背景及不扣背景的條件下進(jìn)行測定，測定結(jié)果如表6所示。

結(jié)果表明，不扣除背景會對低濃度鎘的測定造成影響，實驗選擇氘燈扣除背景。

分別移取0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 mL鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液1(20 μg/mL)于兩組100 mL容量瓶中，加入10 mL硝酸(1+1)，其中一組加入5 mL鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液(200 mg/mL)，用水稀釋至刻度，混勻。使用空氣-乙炔火焰，于原子吸收光譜儀波長228.8 nm處，以水調(diào)零。采用氘燈扣除背景方式和不扣背景的方式分別測量系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度。結(jié)果表明，加入鋅基體以后，選擇氘燈扣背景的吸光度值和不加鋅基體氘燈扣背景的吸光度值基本一致，不扣背景的整體吸光度值變低，實驗選擇標(biāo)準(zhǔn)曲線不加鋅基體扣背景(表7)。