活性炭富集-原子吸收分光光度法測(cè)定金

羅永紅，韋真周

（廣西冶金研究院，廣西 南寧 530023）

用活性炭富集-原子吸收分光光度法測(cè)定金方法簡(jiǎn)便，勞動(dòng)強(qiáng)度小，分析結(jié)果準(zhǔn)確性好，能滿足生產(chǎn)和科研需要［1-3］。但該法的準(zhǔn)確性受多種因素影響［4-5］，為進(jìn)一步提高靈敏度及準(zhǔn)確性，結(jié)合工作實(shí)際，探討了該法中影響測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性的幾個(gè)因素。

1 材料與方法

1．1 儀器與試劑

試驗(yàn)儀器：AL204型電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；KSW-5-16S型馬弗爐，上海滬越實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；ACS-6A型電子計(jì)重稱，上海友聲衡器有限公司；TAS-986F型原子吸收分光光度計(jì)，北京通用儀器有限責(zé)任公司；金空心陰極燈，儀器工作參數(shù)見表1。

表1 原子吸收分光光度計(jì)工作參數(shù)

試劑：硝酸，鹽酸，氟化鈉，氟化氫銨，氯化鈉，高錳酸鉀，均為分析純；硫脲，10g／L，分析純。

金標(biāo)準(zhǔn)溶液儲(chǔ)備液：用電子天平準(zhǔn)確稱取0．100 0g純金（99．99%）置于100mL燒杯中，加入10mL王水，置于電熱板上水浴加熱至金完全溶解，加入15滴250g／L氯化鈉溶液，繼續(xù)水浴加熱蒸干至無(wú)酸味，加2mL濃鹽酸重復(fù)蒸干2次。取下冷卻，以去離子水溶解并轉(zhuǎn)入100mL容量瓶中，加2mL濃鹽酸，用水稀釋至刻度，搖勻，于陰涼處密封保存。溶液中金質(zhì)量濃度為1mg／mL。

紙漿：由定性濾紙?jiān)谒袚v碎制備。

活性炭：將200目活性炭在50g／L氟化氫銨的王水（1＋4）溶液中浸泡1周，抽濾后，以0．24 mol／L鹽酸和去離子水洗凈。

吸附柱：內(nèi)徑32mm，高60mm。

1．2 校準(zhǔn)曲線

取金標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液10mL，用8mol／L鹽酸定容于100mL容量瓶中，此溶液為金標(biāo)準(zhǔn)溶液，金質(zhì)量濃度為100μg／mL。

分別取0，0．5，1．0，2．0，3．0，4．0mL 金標(biāo)準(zhǔn)溶液于100mL容量瓶中，加入2mL鹽酸溶液（6 mol／L），10mL硫脲溶液（10g／L），用水稀釋至刻度。此標(biāo)準(zhǔn)系列溶液金質(zhì)量濃度分別為0，0．5，1．0，2．0，3．0，4．0μg／mL。

2 試驗(yàn)方法

視含金量，用電子天平稱取10～30g試樣置于灰皿中，放入馬弗爐中在700℃下焙燒1h，冷卻后取出，轉(zhuǎn)入400mL燒杯中，用水沖洗灰皿2～3次。移至通風(fēng)櫥中，加入100mL王水（1＋1），蓋上表皿，于電熱板上加熱并保持微沸30～60min。停止加熱后用溫?zé)崴疀_洗表皿及杯壁，稀釋至200～250mL，冷卻至40～50℃時(shí)過濾。

于裝有活動(dòng)板的吸附柱上加入直徑為30 mm的濾紙，倒入紙漿，抽干，使紙漿高度為2～3 mm，再倒入活性炭紙漿，抽干，厚度視待測(cè)樣品的含金量而定?；钚蕴考垵{上再倒一層紙漿，壓平，抽干，以完全覆蓋住活性炭紙漿為宜。用水沖洗柱壁，裝上布氏漏斗，布氏漏斗中鋪一層7cm濾紙，用水潤(rùn)濕，倒入少許紙漿，抽干。試樣溶液連同殘?jiān)黄鸬谷氩际下┒罚闉V。抽濾后，以0．24mol／L溫?zé)猁}酸沖洗燒杯壁2～3次，沖洗漏斗上殘?jiān)?～8次。去掉布氏漏斗，再次沖洗4～5次吸附柱，然后以40～50℃去離子水沖洗吸附柱10～12次。停止抽濾后取下活性炭紙漿塊，置于50mL坩堝中，在電熱板上碳化至無(wú)煙為止，再放入馬弗爐中于700℃下灰化至完全。取出冷卻后，在坩堝中加入2mL王水，電熱板上水浴蒸至濕鹽狀（約0．5mL，不宜過干），加入硫脲溶液（按每10mL定容體積加1mL），水洗坩堝，移入容量瓶中，按儀器條件進(jìn)行測(cè)定。

礦石中金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算公式為

式中：w（Au）為金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，g／t；ρ1為工作曲線上查得的試液金質(zhì)量濃度，μg／mL；ρ0為工作曲線上查得的空白試液金質(zhì)量濃度，μg／mL；V為試液定容體積，mL；V1為試液分取體積，mL；V2為試液稀釋體積，mL；m為試樣質(zhì)量，g。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3．1 焙燒方式的影響

對(duì)同一樣品稱取各兩份（銅精礦，硫鐵礦）：一份低溫下放入馬弗爐中，爐門不完全關(guān)閉，升溫至設(shè)定溫度（700℃）后保持1h，關(guān)閉電源，待其冷卻后取出；另一份先升溫至400℃左右，攪拌至顏色均勻后再升溫至700℃保持1h。焙燒以松散不板結(jié)、易溶于王水為宜。兩種焙燒樣品分別按試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。可以看出：焙燒過程中加以攪拌，焙燒樣品的測(cè)定值與推薦值相近；而未攪拌的樣品，其測(cè)定值明顯偏低。同時(shí)，未攪拌焙燒樣品均存在板結(jié)、不易溶解現(xiàn)象。硫鐵礦中金的測(cè)定結(jié)果偏低可能是灰皿底部的C、S未完全燒盡的緣故。

圖1 焙燒方式對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

3．2 金的溶解的影響

顯微鏡觀察結(jié)果表明，試樣中的金通常以3種方式存在：二氧化硅鑲嵌共生物，金屬顆粒，片狀［4-5］。金被硅酸鹽或二氧化硅包裹時(shí)溶解不完全，需加氯化鈉、氟化鈉、高錳酸鉀助溶，加助溶劑后再以王水（1＋1）溶解。

取等量試樣（磨碎至200目左右），一份加入助溶劑氯化鈉、氟化鈉、高錳酸鉀，另一份不加助溶劑，都加100mL王水（1＋1）溶解后，按試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定。試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 助溶劑對(duì)結(jié)果測(cè)定結(jié)果的影響

由圖2看出：不加助溶劑時(shí)，測(cè)定結(jié)果偏低；而加入助溶劑后，測(cè)定重復(fù)性和平行性均較好，與推薦值相符合。

通常情況下，金在王水中的反應(yīng)如下［6］：

當(dāng)氯離子大量存在時(shí)，硝酸的氧化性更強(qiáng)。酸性條件下，高錳酸鉀與氯化鈉發(fā)生如下反應(yīng)：

反應(yīng)中生成的氯氣能更好地溶解試樣中的金，因此，加入氟化鈉、氯化鈉、高錳酸鉀，不僅促進(jìn)金的溶解，也減少了王水用量，可避免濃王水溶樣引起的劇烈反應(yīng)。

3．3 活性炭紙漿厚度的影響

對(duì)于動(dòng)態(tài)吸附而言，活性炭紙漿吸附層厚度，試液通過活性炭紙漿吸附層速率，活性炭紙漿層密度都會(huì)影響金的吸附［7-9］。后兩者相同時(shí)，活性炭紙漿吸附層厚度對(duì)金吸附試驗(yàn)結(jié)果見表2，吸附原液為純的AuCl-4溶液。

表2 活性炭紙漿厚度與金吸附量的關(guān)系

實(shí)際試樣中往往含有其他離子，如鐵、銅、錫等，這些離子也會(huì)吸附在活性炭上，影響金的吸附。根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，建議活性炭與紙漿的質(zhì)量比為1∶2的活性炭紙漿厚度以7mm左右為宜。

3．4 活性炭灰化程度的影響

取等量試樣2份，按試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定。試樣碳化后，放入馬弗爐中在700℃下進(jìn)行灰化，灰化程度對(duì)金測(cè)定的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 活性炭灰化程度對(duì)金的測(cè)定結(jié)果

由圖3看出，活性炭未完全灰化，測(cè)定結(jié)果偏低，這可能是未完全灰化的活性炭中的金不能被王水完全溶解所致。

4 結(jié)論

試驗(yàn)比較了試樣焙燒、溶解、活性炭紙漿厚度、灰化程度對(duì)活性炭富集-原子吸收分光光度法測(cè)定金的影響，結(jié)果表明：

1）銅精礦、硫鐵礦試樣焙燒時(shí)，需在400℃下攪拌至顏色均勻，再繼續(xù)在700℃下焙燒，避免因焙燒不完全造成測(cè)定結(jié)果偏低。

2）以氟化鈉、高錳酸鉀、氯化鈉作助溶劑，能更好地溶解硅酸鹽或二氧化硅包裹的金。

3）活性炭紙漿厚度以7mm為宜；測(cè)定時(shí)活性炭需完全灰化。

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