火焰原子吸收光譜法測定復雜再生鋅原料中的鉛量

楊德利，龐文林

(湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410100)

再生鋅是由廢舊鋁和廢鋅合金材料或含鋅的廢料，經重新熔化提煉而得到的鋅合金或鋅金屬，是金屬鋅的一個重要來源。再生鋅原料來源復雜、成分多樣，大部分再生鋅原料(如鋅合金、鋅渣等)用稀酸或王水就能將其溶解完全;含碳、硅量較高的再生鋅原料(如瓦斯灰、氧化鋅原礦等)，一般采用王水+氫氟酸+高氯酸將其分解完全;含鎢、鉬量較高的再生鋅原料，若采用酸溶法，試樣有可能分解不徹底，造成鉛結果偏低;含鋇、硫量較高的再生鋅原料，溶樣過程中可能會產生BaSO4－PbSO4混晶共沉淀現象，導致鉛結果偏低甚至超差。為了避免上述問題出現，對于組成復雜的再生鋅原料中鉛量的測定，采用堿熔(過氧化鈉+氫氧化鈉)的分解方法，輔以鹽酸中和及酸化。試驗表明，試樣分解完全，試液清亮，結果穩定可靠，鉛量測定范圍0.10% ～5.00%。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

1.TAS－990原子吸收分光光度計(北京普析通用產);附鉛空心陰極燈。

2.火焰類型:空氣－乙炔。

3.過氧化鈉、氫氧化鈉:分析純。

4.鹽酸:分析純。

5.硝酸:分析純。

6.鉛標準貯存溶液:稱取1.000 0 g高純鉛(≥99.99%)于300 mL的燒杯中，加入50 mL硝酸，微熱溶解，取下冷卻，移入1 000 mL容量瓶中，以水洗燒杯合并于容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。此溶液1 mL含1 mg鉛。

7.鉛標準溶液:移取10.00 mL鉛標準貯存溶液置于100 mL容量瓶中，加入5 mL硝酸，用水稀釋至刻度，混勻。此溶液1 mL含100μg鉛。

除非另有說明，本部分所用試劑均為符合國家標準或行業標準的分析純試劑，所用水均為蒸餾水。

1.2 試驗方法

準確移取鉛標準溶液5.00 mL于100 mL容量瓶中，加入10 mL鹽酸(1+1)，用水稀釋至刻度，混勻，按儀器工作條件測定其吸光度。儀器工作條件見表1。

表1 儀器工作條件

2 結果與討論

2.1 坩堝的選擇

為了除去樣品中的碳、硅、硫、有機物且使試樣充分氧化，試驗選擇Na2O2為氧化劑、NaOH為助溶劑，分別用鐵坩堝、鎳坩堝和銀坩堝進行樣品的熔融分解。試驗表明，堿熔法對三種坩堝的腐蝕都較大，但試樣中鉛的測定結果基本一致，考慮到銀坩堝成本高，鐵坩堝沒有鎳坩堝耐用，所以本試驗選用鎳坩堝進行熔樣。

2.2 熔樣溫度

分別稱取0.10 g試驗樣1#(精確0.000 1 g)于鎳坩堝中，加入3 g過氧化鈉和1.5 g氫氧化鈉，放入馬弗爐內，選擇不同的溫度進行試驗，結果見表2。

表2 溫度試驗

表2表明，溫度對結果影響不大，但是溫度越高，對坩堝的腐蝕越嚴重，所以試驗選用550℃。

2.3 熔樣時間

分別稱取0.10 g試驗樣1#(精確0.000 1 g)于鎳坩堝中，加入3 g過氧化鈉和1.5 g氫氧化鈉，放入馬弗爐內，從低溫升溫至550℃并保持，選擇不同的時間進行試驗，結果見表3。

表3 時間試驗

由表3可以看出:熔樣時間為10 min時試樣已完全分解，且時間越長對坩堝的腐蝕越嚴重，該試驗選用15 min為熔樣時間。

2.4 酸介質的選擇

試樣經Na2O2、NaOH熔融分解后，一般選擇具有還原性的鹽酸來酸化，并且在鹽酸介質中，鉛有較好的吸光度且穩定，故試驗采用鹽酸介質。

2.5 酸度的影響

在一組100 mL容量瓶中加入鉛標準溶液及不同體積的鹽酸，配制成鉛濃度為5.00μg/mL的溶液，按試驗方法及選定的儀器工作條件測定其吸光度，試驗結果見表4。

表4 酸度試驗結果

表4表明:鹽酸的酸度在1% ～10%之間，對鉛的測定沒有明顯影響，但鉛的吸光度隨著鹽酸濃度的增加略有下降，且酸度太大，對原子吸收儀器的霧化系統有腐蝕作用，因此試驗選用5%的鹽酸介質。

2.6 共存元素的干擾試驗

復雜再生鋅原料中主要元素為Zn、Fe、Pb外，還摻雜有 Cu、Cd、Si、Ca、K、Na、C、S、Mn、Al、Sb、Bi、Sn等雜質元素。

2.6.1 單個元素對鉛測定的影響

將復雜再生鋅原料中的主要元素Zn、Fe以及堿熔帶進的Na元素、鎳坩堝熔出的Ni元素，這4種元素以給定其含量最大值的1.5倍分別加入到一系列鉛標準(5.00μg/mL)溶液中進行吸光度測定。試驗表明，測定溶液中存在以上含量范圍內的單個元素對鉛的測量無明顯影響。

2.6.2 混合共存元素對鉛測定的影響

再生鋅原料中的C、S元素在堿熔時已灼燒除去，現將 Cu、Na、Ni、Cd、Si、Ca、K、Na、Mn、Al、Sb、Bi、Sn這十三種元素以一定量同時加入到鉛標準溶液(5.00μg/mL)中。按試驗方法及選定的儀器工作條件進行吸光度測定，試驗證明，測定溶液中同時存在以上共存元素不影響鉛的測定。

3 樣品分析

隨同試樣做空白試驗。

3.1 分析方法

準確稱取試樣0.20 g(精確至0.000 1 g)，置于預先加有2 g過氧化鈉和1.5 g氫氧化鈉的30 mL鎳坩堝中，用圓頭小玻棒攪勻，以一小片定量濾紙擦凈玻棒，用尖嘴鑷子夾住紙角，置于坩堝上端燃燒，使其殘渣落入坩堝中，然后均勻地覆蓋1 g過氧化鈉［1］。將鎳坩堝置于電熱板上烘烤至過氧化鈉呈焦黃色，稍冷，轉移置馬弗爐內，從低溫升至550℃并保持15 min，取出，冷卻。擦凈坩堝底部，將鎳坩堝放入250 mL燒杯中，蓋上表面皿，緩慢加入50 mL熱水，待反應平緩后，用熱水洗凈坩堝，加入20 mL鹽酸，將燒杯置于電熱板上，加熱微沸1～2 min，取下冷卻至室溫，移入100 mL容量瓶中，用水定容。根據鉛含量移取相應體積于100 mL容量瓶中，補加適量鹽酸，用水稀釋至刻度，混勻。使用空氣－乙炔火焰于原子吸收光譜儀波長283.3 nm處，儀器最佳條件下測定試樣的吸光度，從工作曲線上查出相應的鉛濃度。

3.2 標準曲線的繪制

準確移取 0 mL、1.00 mL、2.50 mL、5.00 mL、7.50 mL、10.00 mL鉛標準溶液(100μg/mL)于一組100 mL容量瓶中，加入10 mL鹽酸(1+1)，用水稀釋至刻度，混勻。此系列標準溶液每毫升含0μg、1.00 μg、2.50 μg、5.00 μg、7.50 μg、10.00 μg 鉛。使用空氣－乙炔火焰，于原子吸收光譜儀波長283.3 nm處，以水調零，測量“零濃度”溶液及系列標準溶液的吸光度。以鉛濃度為橫坐標，吸光度(減去零濃度溶液的吸光度)為縱坐標繪制鉛的工作曲線。其工作曲線如圖1所示。

3.3 準確度試驗

稱取0.200 0 g鋅浮渣(Pb含量為0.067%)，分別加入不同量的鉛標準溶液，按試驗方法進行分解、測定，結果見表5。

由表5可知，該方法準確度高，能滿足測定要求。

圖1 鉛標準溶液工作曲線

表5 準確度試驗結果

3.4 精密度試驗

按試驗方法分別稱取鋅浮渣、瓦斯灰(隨同試料做空白試驗)，按試驗方法進行分解、測定，結果見表6。

表6 精密度試驗結果

由表6可見，相對標準偏差均小于2.40%，精密度好。

4 結論

試驗結果表明，該方法操作簡便、適用范圍廣、穩定性好、精密度高，加標回收率在 98.7% ～101.8%之間，完全滿足復雜再生鋅原料中鉛量(0.10% ～5.00%)的測定要求。

［1］ GB/T 6150.15－1985，中華人民共和國國家標準［S］.