分光光度法在冶金分析中的探討
——分光光度法快速測定鐵礦中的磷元素

趙友平凌德驥（.江蘇博城檢測技術有限公司，江蘇蘇州 504；.蘇州華碧微科檢測技術有限公司，江蘇蘇州 504）

分光光度法在冶金分析中的探討
——分光光度法快速測定鐵礦中的磷元素

趙友平1凌德驥2
（1.江蘇博城檢測技術有限公司，江蘇蘇州 215024；2.蘇州華碧微科檢測技術有限公司，江蘇蘇州 215024）

分光光度法是化學分析的一個分支，其應用范圍之廣，可能要高于容量法與重量法，因為其分析周期較重量法要短，分析精度（尤其是對低，微含量的組分）較容量法要高的多。高氯酸氧化磷后，用氟化鈉-氯化亞錫將其還原成磷鉬藍，再加氫氧化鈉溶液降低酸度，提高了磷鉬藍色澤的穩定性。剩余試液用BCO光度法測定銅量，取得了較好的效果，縮短了分析周期，降低了化驗費用。

鐵礦石 磷鉬藍 BCO光度法 磷 分光光度法

1　前言

1.1概述

分光光度法作為經典化學分析法在化學分析行業中的應用非常普遍，不管是在有機還是無機化學方面，尤其是在冶金分析行業。分光光度法主要應用于微量組分的測定，也能用于高含量組分的測定，多組分分析以及研究化學平衡、絡合物的組成等。普通的分光光度法采用不含已顯色被測組分的參比溶液。分光光度法也可以不經分離而測定試液中兩種以上組分。如果兩種組分的吸收曲線彼此不相干擾，可方便地選擇適當地波長進行測定，如果兩種組分地吸收曲線相互干擾時，則可用解聯立方程式的方法，求出各組分的含量。這一理論體現在冶金行業就是，可以同時測定鋼鐵中的鉻、錳元素。試樣經簡單處理把鉻、錳都氧化到最高價；首先用高錳酸鉀和重鉻酸鉀標準溶液制作吸收曲線。然后經由曲線的最強吸收峰查出對應的鉻、錳的吸光度。從而換算至含量。

1.2前景

分光光度法隨著科技的發展，應用范圍涵蓋各個領域，從冶金到水質，醫藥，化工等等，而其測定物質的含量從微量到常量到高含量，決定了其在冶金領域的優越性，以及其良好的發展前景。

2　分光光度法簡介

2.1概念

紫外——可見分光光度法是利用物質在紫外、可見光區的分子吸收光譜，對物質進行定性分析、定量分析及結構分析的方法，分為紫外分光光度法（60—400nm）和可見分光光度法（400—750nm），合稱為紫外——可見分光光度法。

2.2原理

2.2.2朗伯比爾定律

朗伯比爾定律是光吸收的基本定律，它可以表述為：當一束單色光穿過透明介質時，光強度的降低同入射光的強度、吸收介質的厚度、溶液的濃度成正比。用數學表達為：

當l以cm，c以gL為單位時，k稱為吸光系數，用a表示，即：A=a ×c×l ，當l以cm，c以molL為單位時，k稱為摩爾吸光系數，用ε表示，它比a更為常用，即：A=ε×c×l，當l以cm，c以百分濃度g 100mL 為單位時，k稱為比吸光系數，用A1cm1%表示，

用比吸光系數的表示方法特別適用于摩爾質量未知的化合物。在實際測量中，采用在另一等同的吸收池中放入溶劑與被分析溶液的透射強度進行比較，即：

比爾定律應用的局限性：只適用于稀溶液、化學偏離、儀器偏離。

2.3紫外——可見分光光度計

表1　測定磷結果對照

（1）組成。紫外——可見分光光度計由光源、單色器、切光器、吸收池、光電倍增管等組成。（2）光源。功能：提供能量激發被測物質分子，使之產生電子光譜譜帶（提供寬帶輻射）。連續光源：廣泛應用在吸收和熒光光譜中（氣體放電光源）（氘燈、氫燈）紫外可見（氬燈）真空紫外（氙燈）真空紫外、紫外、可見（熱輻射光源）（鎢絲燈、鹵鎢燈）可見光區。（3）單色器。功能：從光源輻射的復合光中分出單色光。（4）吸收池。功能：盛放分析試樣（一般是液體）。（5）檢測器。功能：檢測光信號，測量單色光透過溶液后光強度變化的一種裝置。（6）信號顯示系統、（5）紫外——可見分光光度計的類型：一、單波長單光束分光光度計，缺點：測量結果受電源波動的影響較大，誤差較大。二、單波長雙光束分光光度計，優點：除了能自動掃描吸收光譜外，還可以自動消除電源電壓波動的影響，減小放大器增益的漂移。三、雙波長分光光度計，優點：在有背景干擾或共存組分的吸收干擾的情況下，可以對某組分進行定量測定。還可以獲得微分光譜和進行系數倍率法測定。四、多道分光光度計，具有快速掃描的特點。

2.4分析方法及其應用

2.4.1定性分析

吸收光譜比較簡單，特征性不強，并且大多數簡單官能團在近紫外光區只有微弱吸收或無吸收，所以有一定的局限性。但可用于鑒定共軛生色團，以此推斷未知物的結構骨架，在配合其它結構分析方法時，是有用的輔助方法。

定性方法：比較吸收光譜曲線：形狀、峰數、maxλ位置與相應的εmax。用經驗規則計算λmax，然后與實測值比較。

2.4.2定量分析

（1）單組分定量方法；（2）校正曲線法；（3）標準對比法。（4）多組分定量方法：

3　分光光度法快速測定鐵礦中的磷、銅元素

3.1原理

試樣在高溫下經混合溶劑熔融后，使被測組分（元素）轉變成易被酸溶解的化合物，溶質被酸和水浸取后，加高氯酸蒸發至冒白煙，以驅盡低沸點的酸，重新確定試液的酸度，并借此將部分亞磷酸氧化為正磷酸，在生成磷鉬藍絡合物后，改加氫氧化鈉溶液降低酸度，當降低了顯色溶液的酸度后，提高了磷鉬藍色澤的穩定性，經過鐵礦標樣的多次試驗驗證，測定結果均在國標允許誤差范圍內，且重現性較好。在前人工作的基礎上，在顯色溶液中改加氨性緩沖溶液（PH9.3-9.4）有效地控制好顯色溶液的PH值，實驗證明，這樣比單純使用氨水調節效果好的多，顯色溶液也穩定，且易于控制。

3.2試劑

混合溶劑：取無水碳酸鈉3份，硼砂2份，無水碳酸鉀，混合均勻，研細后備用；鹽酸；高氯酸；硝酸：1+2；高錳酸鉀溶液：4%；鉬酸銨-酒石酸鉀鈉溶液：取鉬酸銨溶液（25%）和酒石酸鉀鈉溶液（25%）各30mL混合后，加10mL硫酸（1+1），3g尿素混勻；氟化鈉-氯化亞錫溶液：稱1g氯化亞錫溶解于500mL氟化鈉溶液（2.4%）中；檸檬酸鈉溶液：50%；氨水溶液：1+1；氨性氯化銨緩沖溶液（PH為9.3-9.4）：稱取40g氯化銨溶解于200mL水中，加40mL濃氨水，以水稀釋至1000mL搖勻。

3.3操作步驟

稱取0.3-0.5g試樣于預先加混合溶劑3-4g的鉑金坩堝中，攪拌均勻后，蓋上坩堝蓋，放入950-1000°的高溫爐中熔融5min，取出稍冷。移入預先盛有100mL熱水的燒杯中，加20mL鹽酸，低溫加熱熔融物全部溶解后，取下加10mL高氯酸，加熱蒸發至冒濃白煙約1min，取下稍冷，加入約20mL水將鹽類溶解溶解（硅酸不溶）用脫脂棉過濾于100mL容量瓶中，以水稀釋至刻度搖勻為母液。吸取10mL母液于150mL錐形瓶中，加5mL硝酸（1+2），加熱煮沸，取下立即加入5mL鉬酸銨-酒石酸鉀鈉溶液，搖動15s至清亮，加入30mL氟化鈉-氯化亞錫溶液，迅速加入30mL氫氧化鈉溶液（每加一種試劑都需要搖動）。用波長650nm，2cm比色皿，以水為參比測定吸光度值。工作曲線的繪制：稱取含磷量不同的鐵礦石標樣3-5個，按上述方法操作顯色后，測定吸光度值，并繪制工作曲線。

4　結果與討論

磷鉬藍在硫酸介質中穩定，為此能在保證酸度的情況下，在鉬酸銨混合溶液中加入適量硫酸對磷鉬藍穩定是有益的；銨鹽的存在使磷測定的重現性變佳，因此在操作時加入少量尿素；加入酒石酸鉀鈉，可以抑制硅離子與鉬酸銨顯色；實驗證明用氨性氯化銨緩沖溶液代替氨水，調節PH值分析銅，緩沖能力顯著增強，使顯色溶液的色澤穩定性變佳（其原因未作深入探討）；本法適用于燒結礦中磷的分析。測定磷結果對照表1所示：

從表1可以看出使用分光光度法所得的結果，標樣所得的結果比較理想，且與波長色散X射線熒光光譜法所得的結果比較吻合。

［1］南京大學《無機及分析化學》編寫組.無機及分析化學［M］.北京：高等教育出版社，1998.

［2］朱明華，胡坪.儀器分析［M］.北京：高等教育出版社，2002.

［3］范康年.譜學導論［M］.北京：高等教育出版社，2001.

［4］王海舟.鐵合金分析［M］.北京：1995-2001.

Spectrophotometry is a branch of chemical analysis， its application scope， may be higher than the volumetric method and the gravimetric method， because its analysis cycle is shorter than the gravimetric method， analysis accuracy （especially for low-， micro-component content） than Capacity of law to be higher.After oxidized by perchloric acid，phosphor is reduced to phosphomolybdic blue by sodium fluoride-stannous chloride and then sodium hydroxide solution is added to reduce its acidity，thus enhancing stability of colour and luster of phosphomolybdic blue. The remaining test solution is used to determine the content of copper with BCO photometric method， shortening its analyzing period and reducing test expenses.

iron oer； phosphomolybdic blue；BCO photometric method；phosphor； Spectrophotometry