電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定高鉍鉛中銅、鐵、鎳、鎘、砷、銻、鉍

徐洪柳，黃利寧，王 茁，鄧述培

（湖南省有色地質(zhì)勘查研究院測試中心，湖南 長沙 410000）

高鉍鉛是鉛精礦、銀精礦、含鉍二次雜料等通過配礦后經(jīng)火法冶煉得到的中間產(chǎn)品。這種將雜料等混入鉛精礦常規(guī)冶煉過程的冶煉方式日益普及。測定產(chǎn)品中各組分含量可以決定其用于不同工業(yè)冶煉，實現(xiàn)有效地回收二次資源，減少排放，追求效率、利潤的最大化。砷、銻、鉍常用原子熒光法，銅、鐵、鎳常用電感耦合等離子體光譜法，鎘常用原子吸收光譜法，綜合以上傳統(tǒng)的檢測方法，存在實驗周期長、方法繁瑣等問題。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）因其激發(fā)能力強具有靈敏度高、干擾少、線性范圍寬、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，并且能同時測定多種元素[1-5]。本文采用硝酸-酒石酸一次處理樣品，在優(yōu)化的儀器分析條件下，使用ICP-AES同時測定高鉍鉛中銅、鐵、鎳、鎘、砷、銻、鉍等元素的含量，該方法操作簡便，分析速度快，精密度和準確度都比較理想。

1 實驗部分

1.1 儀器工作參數(shù)

本試驗考察了射頻發(fā)生器功率、霧化氣流量、輔助氣流量、等離子氣流量、進液泵速、觀測高度等對被測元素譜線發(fā)射強度的影響，本實驗室的最佳儀器測量參數(shù)，見表1。

表1 儀器測量參數(shù)

1.2 主要試劑及儀器

酒石酸；鹽酸（?1.19g/mL）；硝酸（?1.42g/mL）；酒石酸溶液（200g/L）；鹽酸（1+1）；硝酸（1+1）。

銅鐵鎳鎘砷銻鉍標準貯存溶液：100（g/mL，使用時按要求稀釋成混合標準溶液，保持10%硝酸介質(zhì)濃度；電感耦合等離子體光譜儀ICP-OES7200（賽默飛熱電，美國）。

氬氣 [w（Ar）≥99.99%]。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品前處理

稱取0.5g試樣（精確至0.0001g）于250mL燒杯中，用少量水潤濕，加入10mL酒石酸、10mL硝酸，蓋上表面皿，置于電熱板上低溫加熱至樣品溶解完全。取下稍冷，用少量水吹洗表皿及杯壁，移入50mL容量瓶中，冷卻至室溫，用水稀釋至刻度，混勻。根據(jù)表2分取試液，補加相應(yīng)硝酸，用水稀釋至刻度，混勻。

表2 試料質(zhì)量、試液體積及分取體積

1.3.2 工作曲線的繪制

移 取0.00mL、0.10mL、0.50mL、1.00mL、5.00mL、10.00mL、20.00mL混合標準溶液于一組100mL容量瓶中[6]，加入20mL硝酸（1+1），用水稀釋至刻度，混勻。在電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀上，于選定的分析譜線處，測量標準系列溶液的銅、鐵、鎳、鎘、砷、銻、鉍的發(fā)射光強度。分別以被測元素的質(zhì)量濃度為橫坐標，發(fā)射強度為縱坐標，繪制工作曲線[6]。此標準系列溶液中銅、鐵、鎳、鎘、砷、銻、鉍濃度見表3。

表3 工作曲線

由表3可見，各元素工作曲線的相關(guān)系數(shù)均大于0.999，能夠滿足分析的要求。

1.3.3 分析結(jié)果的計算

被測元素的量以被測元素的質(zhì)量分數(shù)wx計，數(shù)值以%表示，按公式（1）計算：

式中：

x——被測元素，銅、鐵、鎳、鎘、砷、銻、鉍；

?x——試液中被測元素的質(zhì)量濃度，單位為微克每毫升（μg/mL）；

?0——空白溶液中被測元素的質(zhì)量濃度，單位為微克每毫升（μg/mL）；

V——試液總體積，單位為毫升（mL）；

V1——分取試液體積，單位為毫升（mL）；

V2——測定試液體積，單位為毫升（mL）；

m——試料質(zhì)量，單位為克（g）。

計算結(jié)果表示至小數(shù)點后2位[6]，小于0.10%時，結(jié)果表示至小數(shù)點后3位。

1.3.4 方法檢出限

測定11次試劑空白溶液，計算標準偏差，以3倍的標準偏差為檢出限[7]，結(jié)果見表4。數(shù)據(jù)顯示，各元素的檢出限均能滿足方法中的最低濃度要求。

表4 儀器檢出限

2 結(jié)果與討論

2.1 試樣分解方法的選擇

采用硝酸-酒石酸溶解高鉍鉛試樣，其中一些試樣會有少量不溶物。實驗比較了不過濾直接測定以及過濾-濾渣補正兩種方式，其中過濾-補正方法采用慢速濾紙過濾，以50mL熱硝酸（1+9）、50mL水洗凈濾紙及殘渣。將濾紙及殘渣置于聚四氟乙烯燒杯中，加入10mL鹽酸、10mL硝酸、2mL氫氟酸、2mL高氯酸，蓋上聚四氟乙烯杯蓋，加熱至溶液剩余黃豆粒大小。取下稍冷，加10mL鹽酸溶解鹽類，轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻，測定溶液中銅、鐵、鎳、鎘、砷、銻、鉍的含量。結(jié)果表明濾渣中待測元素含量極低，可忽略不計，因此選擇不過濾直接測定的方法。

2.2 被測元素的譜線選擇

根據(jù)全譜直讀等離子體原子發(fā)射光譜儀譜線庫中被測元素的譜線干擾和強度等信息，選用強度較大的譜線作為預選分析譜線。用不同質(zhì)量濃度的銻、鉍、銅、鐵、鎘、鎳和砷標準溶液進行掃描峰疊加，選擇干擾少且信倍比高的譜線作為分析譜線[7，8]，見表5。

表5 測定元素波長選擇

2.3 測定介質(zhì)及酸度的選擇

2.3.1 酒石酸的影響試驗

試料以硝酸+酒石酸溶解，用硝酸浸取進行測定。試驗考察了酒石酸濃度對被測元素譜線強度的影響。分別取質(zhì)量濃度為1.00μg/mL和5.00μg/mL的銅、鐵、鎳、鎘、砷、銻、鉍溶液，試驗了酒石酸濃度為1g/L、10g/L、25g/L、50g/L時對其測定的影響。結(jié)果見表6。

表6 酒石酸加入量試驗

Ni 1.00 0.99 0.99 1.01 0.97 Cd 1.00 1.00 1.00 1.02 0.99 As 1.00 1.02 1.01 1.01 1.02 Sb 1.00 1.02 1.00 1.01 0.98 Bi 1.00 1.01 1.02 1.04 0.97

試驗結(jié)果表明，加入1g/L～50g/L的酒石酸溶液，測定的數(shù)據(jù)基本沒有變化，因此在光譜測定時不考慮酒石酸濃度對待測元素的影響。

2.3.2 硝酸的影響實驗

試料以硝酸—酒石酸溶解，用硝酸浸取進行測定。試驗考察了硝酸酸度對被測元素譜線強度的影響。取質(zhì)量濃度為1.00μg/mL的銅、鐵、鎳、鎘、砷、銻、鉍溶液，試驗了硝酸體積分數(shù)5.0%、10.0%、15.0%、20.0%時對其測定的影響。結(jié)果見表7。

表7 酸度對測定結(jié)果的影響

實驗表明，5%～20%硝酸的存在對待測元素的測定基本沒有影響，考慮到高鉍鉛中含鉍、銻等易水解的元素，為防止水解和保證一定的酸度，使溶液更加澄清透亮，本方案選用10%的硝酸作為測定介質(zhì)。

2.3.3 共存元素干擾實驗

高鉍鉛中主要存在元素有Pb、Bi、Sb、Sn、Fe、As、Zn、Au、Ag等元素。根據(jù)擬定高鉍鉛中各元素的干擾上限，按本方法最小稀釋倍數(shù)（稱樣量為0.5000g，定容于50mL容量瓶）計算出測定溶液中各元素的干擾量見表8。

表8 干擾元素上限及測定液中最大干擾量

2.3.4 精密度試驗

分別對不同含量的高鉍鉛樣品見表9的分篩比例及組成成分進行了7次獨立測定，測定結(jié)果見表10。

表9 樣品編號

2.3.5 回收率試驗

選取試樣，加入一定量的標準溶液，按照本標準所規(guī)定處理樣品，進行加標回收實驗，分析結(jié)果見表11。

表11 加標回收試驗分析結(jié)果

由表11可見，加標回收率介于95.4%～110.5%之間，表明該方法的回收效果較好。

3 結(jié)論

通過以上大量的試驗數(shù)據(jù)表明，對于高鉍鉛中銅、鐵、鎳、鎘、砷、銻、鉍的分析，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法，在10%的硝酸介質(zhì)中測定，方法簡單，結(jié)果準確，精密度高，回收率良好，能夠滿足分析檢測的要求，建議作為常用分析方法推廣。