火焰原子吸收光譜法測定煙塵中銦的含量

史旭峰，趙　星，宋江偉

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火焰原子吸收光譜法測定煙塵中銦的含量

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)儲量僅為黃金的五分之一，可見銦的稀少。根據(jù)對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)有的對銦的分析方法局限于酸溶分解，對于煙塵這類特殊樣品尚無很好的分解方法。堿熔分解對所有試樣都適合，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，共存元素不會對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

1.1　儀　器

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。

1.2　標(biāo)準(zhǔn)溶液及試劑

(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)儲備溶液逐級稀釋配制為：ρ(In)=100ug/mL。

1.3　儀器工作條件

以8.00ug/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液對儀器工作條件進(jìn)行測試，結(jié)果見表1。

表1　儀器工作條件與信號值的關(guān)系

通過以上各項(xiàng)數(shù)據(jù)比對，在不同參數(shù)設(shè)定下選取最大信號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)

1.4　標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

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。

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

3.1　酸溶分解與堿熔分解的結(jié)果比對

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，使測定結(jié)果與澄清后溶液相比略有偏高，易導(dǎo)致測定結(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。比對結(jié)果見表3。

表3　酸溶分解與堿熔分解測定結(jié)果比對

3.2　測定時(shí)介質(zhì)的選擇及影響

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，測定其吸光度，測定結(jié)果見表4.由表4說明，酸度在2%~20%之間，對銦的測定無太大變化，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)

3.3　三乙醇胺加入的作用

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，是測定結(jié)果偏低。

3.4　HBr加入的作用

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。

3.5　精密度與準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

按照上述實(shí)驗(yàn)方法，任選兩件煙塵樣品。同時(shí)利用國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對該方法的準(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

3.5　標(biāo)準(zhǔn)加入法計(jì)算回收率

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)致測定結(jié)果不穩(wěn)定。如果將溶液搖勻后立即測定，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定，排除譜線干擾，測定結(jié)果精確穩(wěn)定，適用于煙塵類中高含量銦的測定。

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)[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：O657.31

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：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)品分析測試工作。

收稿日期：2015-06-03