一种火焰原子吸收光谱法测定载金炭中铜和铁的新方法

作者：张毅

   目前，铜和铁的分析方法主要有原子吸收光谱法(AAS)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)、分光光度法、滴定法等。载金炭中金、银、砷的测定方法报道较多，但鲜见关于其中铜和铁测定方法的报道。夏珍珠采用ICPAES测定了载金炭中的铜、铁、钙和镁。本文在前人工作基础上，将载金炭样品灰化后，用酸溶解残渣，采用火焰原子吸收光谱法( FAAS)测定了样品中的铜和铁。

1  实验部分

1.1  主要仪器和试剂

    SpectrAA-220FS型原子吸收光谱仪（美国瓦里安公司），附铜空心阴极灯和铁空心阴极灯。

    铜标准储备溶液：1. 000 mg／mL，称取1.000 0g金属铜(w(Cu)≥99. 99%)于250 ml.烧杯中，加入10 mL水，沿杯壁加入10 mL硝酸，盖上表面皿，低温加热至完全溶解，煮沸驱赶氮氧化物，取下冷却至室温，移入1000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀；铜标准溶液：100.0t/g／mL，移取25. 00 mL铜标准储备溶液于250 mL容量瓶中，加入25 mL盐酸，用水稀释至刻度，混匀；铁标准储备溶液：1. 000mg／mL，称取1.429 7 g三氧化二铁（优级纯）于250mL烧杯中，加入50 mIJ盐酸，盖上表面皿，低温加热至完全溶解，取下冷却至室温。移入1000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度“，混匀；铁标准溶液：100.0ug／mL，移取25. 00mL铁标准储备溶液于250 mL容量瓶中，加入25 mL盐酸，用水稀释至刻度，混匀。

    所用试剂均为分析纯；实验用水均为 F水。

1.2仪器工作条件    、

原子吸收光谱仪工作条件见表1。

1.3  样品的前处理

    方法1：灰化后酸溶法。称取0. 2～1.0 g样品，精确至0. 0001 g，置于干燥的30 mL石英坩埚中，移人马弗炉中。低温缓慢升温至550℃，稍开炉门，在有氧条件下于550℃灼烧1--2 h，直至样品灰化完全，取出坩埚冷却至室温。用少量水润湿坩埚中残渣，加入10 mL盐酸，于水浴中加热5 min，取下稍冷。加入5 mL硝酸，继续于水浴锅中蒸至近干，取下稍冷。加入10 mL盐酸，加热使盐类溶解，取下冷却至室温。将溶液移入100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

    方法2：硝酸一硫酸消解法。称取0. 2～1.0g样品，精确至0. 000 1 g，置于250 mL烧杯中，加入10mL硫酸，盖上干燥的表面皿，于高温电热板上加热至冒浓烟保持o．5 h，取下稍冷，从烧杯嘴处缓慢滴加硝酸，边摇边加，每次加入1～2 mL硝酸后继续于低温电热板上加热0.5 h，取下稍冷，继续滴加1-2 mL硝酸，重复以上操作直至烧杯中的炭全部氧化、烧杯中溶液变清亮为止，待冒浓白烟后半开表面皿，继续在高温下加热至烟冒尽，取下冷却。加入10 mL盐酸，加热使盐类溶解，取下冷却至室温。将溶液移入100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度．混匀。

    方法3：盐酸一硝酸一高氯酸消解法。称取0.2～1.0g样品，精确至0.000 1g，置于250 ml．烧杯中，加少量水润湿，加入10 mL盐酸、5 mL硝酸，盖上表面皿，于电热板上低温加热煮沸蒸至溶液体积约5 mL，取下稍冷，加入10 mL高氯酸，继续加热至高氯酸冒浓白烟，待烧杯底部的炭全部氧化、烧杯中溶液变清亮后调节控温电热板温度至300℃以上，使高氯酸在烧杯内快速回流，待杯壁及表面皿上的炭全部氧化后，取下烧杯，稍冷，半开表面皿，继续在电热板上将溶液蒸至湿盐状，取下冷却。加入10 mL盐酸，加热使盐类溶解，取下冷却至室温。将溶液移入100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

1.4样品的测定   

    分别于原子吸收光谱仪波长324.8 nm和248.3 nm处，使用空气一乙炔火焰，以“零”浓度溶液调零，测量试液及随同试料空白的吸光度，从校准曲线上查出相应的铜或铁的含量。如果铜或铁含量过高时，需稀释后再测定。

2  结果与讨论

2.1试样分解方法

选取1个载金炭样品，按照1.3节中的3种方法对样品进行前处理，并按照1.4节进行测定，结果见表2。由表2可见：采用3种方法处理样品，测定铜和铁的结果基本一致。由于方法2处理样品时间较长，方法3处理炭样存在一定的安全风险，而高温灰化法除炭完全、操作简单，速度快，适合大批量样品的检测。因此，实验采用方法1分解样品。

2.2坩埚

    在载金炭的高温灰化过程中，坩埚材质不同，表现出的耐腐蚀及杂质浸染程度会有不同。选择瓷坩埚和石英坩埚进行对比试验。结果表明：采用瓷坩埚进行灰化，经过几次样品灼烧，不仅其内壁釉质易脱落，被腐蚀严重，杂质浸染较大，而且铜和铁的测定空白较高；采用石英坩埚进行灰化，不仅其耐腐蚀性远高于瓷坩埚，而且铜和铁的测定空白低，结果稳定。因此实验选择石英坩埚。

2.3  灰化温度及时间

    选取1个载金炭样品，按照实验选定的试样分解方法，分别在灰化温度为450～700℃和灰化时间为1～4 h范围内进行试验。结果表明：在试验范围内，铜和铁的测定结果均保持一致。实验选择灼烧温度为550℃，灼烧时间为1～2 h。

2.4测定介质及浓度

    考查了盐酸、硝酸和王水在不同浓度时对测定结果的影响。用铁和铜标准溶液配制铜和铁离子质量浓度均为3.0ug／mL的混合溶液，分别在盐酸、硝酸、王水浓度为1. 0%～10. 0%( V／V)范围内对铁和铜进行测定，结果表明，所测铜和铁的测定结果均保持一致，实验选择测定溶液介质为5.0% (V/V)盐酸。

2.5  校准曲线的绘制

    分别移取0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL 100ug／mI．铜标准溶液于一组100 mL容量瓶中，加入10 mL盐酸，用水稀释至刻度，混匀。使用空气一乙炔火焰，分别于原子吸收光谱仪波长324.8nm和248.3 nm处，以“零”标准溶液调零，测量系列铜标准溶液的吸光度。以铜的质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制校准曲线。铁校准曲线的绘制同以上操作。结果表明，铜和铁的质量浓度在1～5ug／mL范围内符合比尔定律，线性回归方程分别为A。、。=0.106 6_0c，。+0. 008 3，相关系数r-0. 998 9;AF。=0. 044 5PF。+0.001 6，相关系数r-0. 999 5。对空白溶液进行11次连续测定，以3倍空白标准偏差除以校准曲线的斜率计算铜和铁的方法检出限，最终所得结果分别为0. 014 ug／mL和0. 010 ug／mL。

2.6  共存离子的影响

    根据载金炭样品中各元素调研情况，以最大试样量为1 g计，按载金炭中可能存在元素最高含量（0.2%金、银，0. 08%铝，1.0%硅、锌，0.1%锰，0.007%钛，0.22%硫、0.008%磷）的1.5倍加入各杂质元素进行干扰试验。结果表明：在分别含有100.0ug铜、铁的100 mIJ溶液中，当相对误差控制在±5%范围内，溶液中共存的3 mg金、银，1.5 mg硅、锌，1.2 mg铝，0.15 mg锰，0.1 mg钛，10 mgSO42-，0. 37 mg P()i均不干扰铜和铁的测定。

2.7精密度与回收率试验

取4个载金炭样品，按照实验方法进行测定．同时进行加标回收试验，结果见表3。

3  样品分析

在实验选定的最佳条件下，对4个载金炭标准样品GSB 04-3093-2013～GSB 04-3096-2013（紫金矿业集团股份有限公司研制）进行铜和铁的测定，结果见表4。

4摘要：将样品置于高温炉内550℃灼烧1～2 h进行灰化，采用盐酸、硝酸溶解残渣，以5.0%(V/V)盐酸为测定溶液介质，以324.8 nm和248.3 nm为测定波长，建立了火焰原子吸收光谱法测定载金炭中铜和铁的方法。研究表明，载金炭中其他元素不干扰待测元素的测定，待测元素间无相互干扰。在选定的最佳仪器条件下，铜和铁的检出限分别为0. 014 ug/mL和0.010ug/mL。采用实验方法对载金炭样品进行测定-测得结果的相对标准偏差（n=11）为0.39%～2.8%，加标回收率在96%～102%之间。将实验方法应用于GSB 04-3093-2013～GSP) 04-3096-2013等4个载金炭标准样品中铜和铁的测定，结果与认定值基本一致。