火焰原子吸收光譜法測定冰晶石中的鐵

盧啟余 曾志平 黃儉惠 朱 璟

（1中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司，廣西 桂林541004；2廣西民族師范學(xué)院，廣西 崇左532200）

0 前言

冰晶石（Na3AlF6），白色單斜晶系礦物，是一種堿金屬氟鋁酸鹽，微溶于水，熔融的冰晶石能溶解氧化鋁，在電解鋁工業(yè)作助熔劑，是煉鋁工業(yè)必要材料。目前有天然冰晶石和人造冰晶石，煉鋁工業(yè)一般使用人造冰晶石。我國有色金屬行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對人造冰晶石的等級有嚴(yán)格的要求［1］，規(guī)定冰晶石的三大元素為F（含量≥53%），Na（含量≥31%），A1（含量≥13%），其它元素如P，Si，F(xiàn)e，Pb，S，Ca，Mg等含量甚微，由于所含微量元素的含量高低直接影響鋁電解的電流效率和電解鋁的質(zhì)量和產(chǎn)量［2］，因此對冰晶石中微量元素的分析十分重要。目前測定鐵的方法有磺基水楊酸光度法［3］、鄰菲羅啉光度法［3］、催化熒光法［4］、火焰原子吸收光譜法［5－6］、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法［7－8］等。我國有色金屬行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對冰晶石中鐵的測定采用鄰二氮雜菲光度法，該法加入試劑繁多，步驟繁瑣，不易操作控制，實驗周期過長，不能做到簡便快速測定；而火焰原子吸收光譜法具有快速、準(zhǔn)確、靈敏度高且操作簡便等優(yōu)點，已成為微量元素測定最常用的方法［9－11］。本實驗采用火焰原子吸收光譜法測定冰晶石中的鐵，方法簡便、準(zhǔn)確、快捷、靈敏度高，能滿足生產(chǎn)要求。

1 實驗部分

1.1 儀器與工作條件

HITACHI Z－2000型偏振塞曼效應(yīng)原子吸收光譜儀（日本日立公司），鐵空心陰極燈（日本日立公司）。

工作條件：波長248.3nm，狹縫寬度0.2nm，燃?xì)猓ㄒ胰玻┝髁?.8L／min，助燃?xì)猓諝猓毫?60kPa，燃燒器高度7.5mm，積分時間5s。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液和主要試劑

鐵標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液（ρ（Fe2O3）＝1.000g／L）：稱取0.500 0g高純Fe2O3于100mL燒杯中，用水潤濕，加入20mL鹽酸（6mol／L），慢慢加熱至完全溶解，取下冷至室溫，移入500mL容量瓶中，加入20mL鹽酸（6mol／L），用水定容后搖勻。

鐵標(biāo)準(zhǔn)工作溶液（ρ（Fe2O3）＝100.0mg／L）：移取10.00mL鐵標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液于100mL容量瓶中，加入3.6mL鹽酸，用水定容后搖勻。

鈉溶液（10g／L，由基準(zhǔn) NaC1配制），鋁溶液（10g／L，由高純鋁配制），實驗用水為二次去離子水，其余試劑均為優(yōu)級純。

1.3 實驗方法

1.3.1 分析手續(xù)

稱取0.250 0～0.500 0g（精確至0.000 1g）干燥試樣于100mL聚四氟乙烯燒杯中，用水潤濕，搖勻后加入5mL HClO4，搖勻，置于控溫電爐上加熱溶解，直到HClO4白煙冒盡，取下放置冷卻后加入2mL HC1（6mol／L），水洗杯壁，微熱使鹽類溶解，取下冷卻后加入3mL HC1，轉(zhuǎn)入100mL容量瓶中，用水定容后搖勻。與分析試樣一同進(jìn)行空白實驗。同時按儀器工作條件測定鐵的吸光值。聯(lián)機(jī)打印結(jié)果。

1.3.2 工作曲線

移取100.0mg／L的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液0.00，0.05，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL于一組100mL容量瓶中，加入4mL HCl，用水定容后搖勻。此工作曲線 含 Fe2O3為 0.00，0.050，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mg／L，與試液同時上機(jī)按儀器最佳條件測定鐵的吸光值。聯(lián)機(jī)打印結(jié)果。

1.3.3 線性范圍及檢出限

按儀器最佳條件測得的鐵回歸方程為：Y＝0.028 93x＋0.008 6，R＝0.999 8，F(xiàn)e2O3的線性范圍為0～5.00mg／L。根據(jù)11次空白值測定結(jié)果求得方法檢出限為0.004 11mg／L。

2 結(jié)果與討論

2.1 無機(jī)酸的選擇

于一組100mL容量瓶中，分別加入2.00mL Fe2O3（100.0mg／L）標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，再加入不同量的 HCl，HClO4，H2SO4，HNO3。按1.1測定條件上機(jī)測定，計算機(jī)直接打印結(jié)果，結(jié)果見表1。

表1 無機(jī)酸對鐵測定的影響Table 1 Effect of inorganic acids on the determination of iron ／%

實驗結(jié)果表明：HCl，HClO4，H2SO4，HNO3在所選擇范圍內(nèi)不影響鐵的測定。本實驗采用HCl（0.48mol／L）介質(zhì)。不采用 H2SO4是因為 H2SO4在溶解加熱過程中樣品容易發(fā)生濺跳，產(chǎn)生較大誤差，以及H2SO4粘度大，影響霧化效率和測定靈敏度。由于大多數(shù)鹽類不易溶于HClO4，HNO3，故不采用HClO4和HNO3。

2.2 基體鈉的干擾

試液中含有大量的鈉，本文實驗了Fe2O3的濃度為2.00mg／L，鈉的濃度為0～1 000mg／L的范圍內(nèi)，基體鈉對鐵的干擾效應(yīng)。于一組100mL容量瓶中，分別加入2.00mL Fe2O3（100.0mg／L）標(biāo)準(zhǔn)工作液和4mL HCl，再加入不同量的鈉溶液，用水定容搖勻。按1.1測定條件上機(jī)測定，計算機(jī)直接打印結(jié)果（見表2）。

表2 基體鈉對鐵測定的影響Table 2 Effect of the sodium matrix on the determination of iron

實驗結(jié)果表明：鈉對鐵的測定無干擾。

2.3 基體鋁的干擾實驗

試液中含有大量的鋁，本文實驗了Fe2O3濃度為2.00mg／L，鋁濃度為0～1 000mg／L的范圍內(nèi)，基體鋁對鐵測定的干擾效應(yīng)。結(jié)果見圖1。

圖1 基體鋁對鐵測定的影響Figure 1 Effect of aluminum matrix on the determination of iron.

實驗結(jié)果表明：基體鋁對鐵的測定無干擾。

2.4 共存離子的干擾

樣品經(jīng)高氯酸冒白煙后，二氧化硅和氟基本揮發(fā)完全，不影響鐵的測定，仍然留在溶液中的K＋，Ca2＋，Mg2＋等共存離子含量甚微，對鐵的測定沒有干擾。

2.5 精密度和加標(biāo)回收實驗

按實驗方法對樣品進(jìn)行11次平行測定，并采用標(biāo)準(zhǔn)加入法驗證方法的加標(biāo)回收率。結(jié)果見表3和表4，實驗結(jié)果表明：其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.95%～4.5%，加標(biāo)回收率在98.00%～101.49%，本法具有較好的重現(xiàn)性和精密度。

2.6 準(zhǔn)確度實驗

取實驗用的1號、2號、3號樣品，用有色金屬行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法（鄰二氮雜菲光度法）進(jìn)行測定，結(jié)果見表5。測定結(jié)果表明：本方法測定的結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

表3 方法的精密度Table 3 Precisions test of the method ／%

表4 Fe2O3的加標(biāo)回收率Table 4 Results of recovery test ／（mg·L－1）

表5 準(zhǔn)確度實驗Table 5 Accuracy tests of the method／%

3 結(jié)語

實驗表明，火焰原子吸收光譜法具有快速、準(zhǔn)確、靈敏度高且操作簡便等優(yōu)點，采用火焰原子吸收光譜法測定冰晶石中的鐵，方法準(zhǔn)確、快捷、簡便，方法的準(zhǔn)確度、精密度以及加標(biāo)回收率完全能滿足生產(chǎn)要求。

［1］中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會 .YS／T273—2006冰晶石化學(xué)分析方法和物理性能測定方法［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

［2］丁慧萍 .冰晶石產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)及市場狀況［J］.云南冶金，2004，33（3）：64－69.

［3］北京礦冶研究總院 .礦石及有色金屬分析手冊［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1990：95.

［4］張桂恩，趙錄慶，姜聚慧，等 .催化熒光法測定痕量鐵的研究［J］.分析化學(xué)，1994，22（9）：919－921.

［5］王玉寶，馮學(xué)珠 .火焰原子吸收光譜法測定含硅鋁合金中微量鉻銅鎂鐵［J］.冶金分析，2007，27（10）：50－52.

［6］邱會東，甘小英，鄒志斌 .微波消解－原子吸收光譜法測定礦石中的鐵［J］.中國無機(jī)分析化學(xué)，2011，1（4）：44－46.

［7］王琰，孫洛新，張帆，等 .電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定含剛玉的鋁土礦中硅鋁鐵鈦［J］.巖礦測試，2013，32（5）：719－723.

［8］張光華 .電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定純銀中鎘、鉍、鐵、鉛、銻、鈀、硒、碲［J］.中國無機(jī)分析化學(xué)，2013，3（2）：63－65.

［9］張光 .火焰原子吸收光譜法測定鈷基合金中鐵［J］.理化檢驗：化學(xué)分冊，2000，36（8）：368.

［10］張秀香 .原子吸收法連續(xù)測定氧化鋁中微量鈣鈉鐵鋅［J］.光譜學(xué)與光譜分析，1997，17（3）：90－93.

［11］黃儉惠，王蔣亮，施意華 .原子吸收法測定冰晶石中的鉀［J］.礦產(chǎn)與地質(zhì)，2010，24（3）：286－288.