火焰原子吸收光譜法測(cè)定鹽湖鹵水中鈣含量

劉麗麗 ， 彩倩杰 ， 師蘇城 ， 高艷芳

(鄭州天一萃取科技有限公司 ， 河南 鄭州 450001)

目前社會(huì)對(duì)高純碳酸鋰的需求越來(lái)越大，我國(guó)碳酸鋰多從鹽湖鹵水中提取，鹽湖鹵水的凈化度直接影響產(chǎn)品碳酸鋰的質(zhì)量，故鹽湖鹵水及從中提取的高純碳酸鋰產(chǎn)品雜質(zhì)的測(cè)定顯得尤為重要。碳酸鋰中主要雜質(zhì)為Na+、K+、Ca2+、PO43-、SO42、Mg2+等，目前鹽湖鹵水中檢測(cè)K+、Na+等雜質(zhì)的方法已經(jīng)很成熟，但Ca2+因影響因素較多，檢測(cè)方法比較復(fù)雜，因此對(duì)于其中Ca2+含量的檢測(cè)優(yōu)化至關(guān)重要[1-2]。

目前針對(duì)鹽湖鹵水中Ca2+的檢測(cè)多采用火焰原子吸收光譜法，國(guó)標(biāo)中對(duì)碳酸鋰中鈣含量的檢測(cè)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)加入法，加入鑭鹽、鍶鹽掩蔽PO43-、SO42-的干擾，同時(shí)加入用氫型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂提純的檸檬酸，方法繁瑣[3-4]。在實(shí)際鹽湖鹵水中，影響Ca2+檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度的因素很多，例如：PO43-、SO42-、Al3+、 Cu2+、Fe3+對(duì)鈣的測(cè)定產(chǎn)生負(fù)干擾；Mg2+對(duì)Ca2+的測(cè)定產(chǎn)生正干擾；高氯酸、鹽酸、硫酸對(duì)鈣的測(cè)定都有一定的影響等。因此，本文通過(guò)濕法消解對(duì)鹽湖鹵水樣品進(jìn)行前處理，采用標(biāo)準(zhǔn)加入法、優(yōu)化儀器條件，建立了一種快速、高效檢測(cè)鹽湖鹵水中Ca2+含量的方法。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

儀器：TAS - 990型火焰原子吸收分光光度計(jì)(AAS)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；Ca空心陰極燈，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

試劑：Ca標(biāo)準(zhǔn)溶液，1 000 mg/L，GSBG62012-90 Ca鈣單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心鋼鐵研究總院；鈣標(biāo)準(zhǔn)使用液100 mg/L，移取5.0 mL濃度為1 000 mg/L鈣標(biāo)液，定容至50 mL；硝酸，分析純，煙臺(tái)市雙雙化工有限公司；高氯酸，分析純，天津政成化學(xué)制品有限公司。

1.2 樣品前處理方法

取鹽湖鹵水待測(cè)樣品25.0 mL于250 mL錐形瓶中，在通風(fēng)櫥中進(jìn)行消解操作。向錐形瓶中加入5.0 mL濃硝酸，緩慢加熱使其保持微沸狀態(tài)并濃縮至10 mL左右。自然冷卻后，加入5.0 mL高氯酸，繼續(xù)緩慢加熱至冒白煙(同時(shí)保持微沸狀態(tài))，直至濃縮至5 mL左右。適當(dāng)冷卻后加入5.0 mL濃硝酸，保持微沸狀態(tài)并濃縮至5 mL左右，取下冷卻定容至25.0 mL。

1.3 AAS測(cè)試條件

火焰原子吸收分光光度計(jì)儀器最優(yōu)條件：波長(zhǎng)422.7 nm；光譜帶寬0.4 nm；燈電流3.0 mA；燃燒器高度6.0 nm；火焰類(lèi)型空氣-乙炔(富燃焰)；乙炔流量1 700 mL/min。

2 結(jié)果分析

2.1 AAS測(cè)試條件優(yōu)化

2.1.1燃燒器高度選擇

在固定乙炔流量1 700 mL/min的條件下，將燃燒器高度設(shè)定在4.0、5.0、6.0、10.0、15.0 nm共5個(gè)水平，配制鈣濃度為5.0 mg/L的標(biāo)液，連續(xù)測(cè)定3次，不同條件下吸光度見(jiàn)表1。

表1 燃燒器不同高度下的優(yōu)化吸光度

由表1可知，當(dāng)燃燒器高度在6.0 nm時(shí)，吸光度最大。同時(shí)，可以觀察到在燃燒器高度為6.0 nm處，吸光度最穩(wěn)定，故確定燃燒器高度為6.0 nm。

2.1.2乙炔流量的選擇

對(duì)AAS儀器的乙炔流量的優(yōu)化，燃燒器高度為6.0 nm時(shí)，不同乙炔流量1 400、1 700、2 000mL/min，配制鈣濃度為5.0 mg/L的標(biāo)液，連續(xù)測(cè)定3次，不同條件下吸光度見(jiàn)表2。

表2 不同乙炔流量下的吸光度

由表2可知，固定燃燒器高度在6.0 nm，乙炔流量在1 700 mL/min時(shí)，吸光度最大，且吸光度最穩(wěn)定，故確定乙炔流量在1 700 mL/min。

2.2 實(shí)際樣品定量分析

在上述方法下，準(zhǔn)確移取0、1.0、2.0、3.0、5.0 mL鈣標(biāo)準(zhǔn)使用液分別置于5個(gè)100 mL容量瓶中，各加入1.0 mL消解后的樣品溶液(消解方法同1.2)，高純水稀釋定容至刻度線，分別加入濃度0、1.0、2.0、3.0、5.0 mg/L的鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液；同時(shí)配制兩組標(biāo)液，以濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，擬合兩組曲線，見(jiàn)圖1。

圖1 實(shí)際樣品標(biāo)準(zhǔn)加入法線性結(jié)果

標(biāo)準(zhǔn)加入法，直線的延長(zhǎng)線與橫坐標(biāo)交點(diǎn)處濃度值即為待測(cè)樣品中Ca2+的濃度。由圖1可知，兩次平行檢測(cè)結(jié)果，稀釋100倍后實(shí)際樣品的濃度分別為0.144 7 、0.145 2 mg/L，則原樣品的濃度為14.5 mg/L，相對(duì)偏差為0.34%。

2.3 檢測(cè)方法精密度分析

取50.0 mL消解后的待測(cè)樣品(消解方法同1.2)，轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，加入7.5 mL 100 mg/L鈣中間使用液，用高純水定容，配制成加標(biāo)樣品。重復(fù)2.2步驟，將加標(biāo)樣品替換消解后的樣品，以濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，擬合曲線如圖2所示。

由圖2可以看出，直線的延長(zhǎng)線與橫坐標(biāo)交點(diǎn)處濃度值即為加標(biāo)樣品中Ca2+的濃度，結(jié)果為

圖2 樣品加標(biāo)后標(biāo)準(zhǔn)加入法線性結(jié)果

0.148 4 mg/L。由2.2可知，加標(biāo)準(zhǔn)樣品中的實(shí)際樣品濃度為0.072 5 mg/L，則檢測(cè)出加標(biāo)Ca2+為0.075 9 mg/L，實(shí)際加標(biāo)樣品中加入Ca為0.075，則加標(biāo)回收率為101.2%，說(shuō)明該方法對(duì)鹽湖鹵水中鈣含量檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度較高。

3 結(jié)果討論

本文采用對(duì)鹽湖鹵水樣品濕法消解前處理，結(jié)合對(duì)AAS條件進(jìn)行優(yōu)化，采用標(biāo)準(zhǔn)加入法對(duì)其中的Ca含量進(jìn)行定量分析。得到最優(yōu)的AAS條件：燃燒器高度為6.0 nm，乙炔流量在1 700 mL/min。對(duì)實(shí)際樣品進(jìn)行兩次平行分析，相對(duì)偏差0.34%。同時(shí)對(duì)實(shí)際樣品進(jìn)行加標(biāo)回收，加標(biāo)回收率101.2%。該方法對(duì)鹽湖鹵水中Ca含量檢測(cè)結(jié)果重復(fù)性。準(zhǔn)確性均較好。能夠滿足對(duì)鹽湖鹵水在同時(shí)含PO43-、SO42-、Al3+、Cu2+、Fe3+、Na+、K+、B2O3與Mg2+等復(fù)雜基質(zhì)時(shí)，對(duì)其中的鈣進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析，對(duì)鹽湖鹵水中凈化除雜具有很好的指導(dǎo)意義。