火焰原子吸收法測定高砷金礦石中的砷*

楊德明 方宏樹

(青海省第六地質礦產勘查院)

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火焰原子吸收法測定高砷金礦石中的砷*

楊德明 方宏樹

(青海省第六地質礦產勘查院)

將高砷礦石樣品通過王水溶解，在空氣-乙炔火焰原子吸收分光光度計上測定高砷金礦石中砷的含量。試驗在最佳測試條件下，線性相關系數r>0.999 6，加標回收率為98%～101%，濃度為0～60 μg/mL;其測定結果表明：該方法操作簡單，成本低，分析速度快，準確度和精密度高，標準偏差為0.006 5，相對標準偏差為0.005 4，適用于工業生產中金礦石高含量砷的測定。

火焰原子吸收法 金礦石 高含量 砷

高砷金礦石中砷的含量相對較高，它不僅影響金礦的回收率，增加選礦及冶煉的技術難度，而且對周邊環境存在潛在威脅[1]。砷可以形成多種不同的化學形態，As(Ⅲ)和As(Ⅴ)屬于無機毒，是毒性較高的污染元素[2]。目前測定砷的傳統經典方法主要有二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法(DDC-Ag)和碘量法[3]，常見的其他方法有氫化物-原子吸收光譜法、原子熒光光度法和電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)法[4-6]等。DDC-Ag法靈敏度雖較高，但操作繁瑣、分析時間長，所用試劑毒性大，干擾大；碘量法中使用的碘容易揮發，對高含量砷的測定誤差較大，所用試劑較多，操作麻煩；原子熒光法測微量砷準確度高，對于含量較高的砷，一般是稀釋后用原子熒光測定，但稀釋倍數高，誤差也大；氫化物-原子吸收法中氫化物發生裝置價格昂貴，與火焰原子吸收法比較，費時且操作繁瑣。空氣-乙炔火焰原子吸收法測定金礦石中的高含量砷，不僅大大縮短了分析測試時間，也明顯減少了樣品處理階段中所需的試劑和樣品量，降低了樣品在制備過程中的污染，且該方法具有良好的靈敏度和精密度，在實際金礦石高含量砷的測試分析中切實可行，結果準確可靠。

1 試驗部分

1.1 試驗儀器與試劑

主要試驗儀器：日立Z-2300原子吸收分光光度計及配套砷空心陰極燈。

主要試劑：濃鹽酸(分析純)，濃硝酸(分析純)，濃硫酸(分析純)，試驗用水為去離子水(默克密理博公司Elix Advantage5純水系統)。

砷標準溶液(ρ(As)=1.00 mg/mL)：稱取1.320 2 g已在105 ℃烘2 h的優級純三氧化二砷，置于150 mL燒杯中，加入20 mL NaOH溶液(200 g/L)溶解，加2滴酚酞指示劑，用H2SO4(水和硫酸的體積比為1∶1)中和至微酸性冷卻后移入1 000 mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，搖勻備用。

砷標準曲線溶液：分別移取0.00、5.00、10.00、25.00、50.00 mL的砷標準溶液置于100 mL容量瓶中，加5 mL HNO3，用去離子水稀釋至刻度，搖勻待用。

1.2 儀器工作條件

日立Z-2300型原子吸收分光光度計，As空心陰極燈的具體工作條件見表1。

1.3 試驗測試方法

準確稱取制好的-0.074 mm礦樣0.500 0 g(精確至0.000 1 g)，置于100 mL的燒杯中，用少量去離子水潤濕，加入5 mL硝酸，立即蓋上表面皿，待劇烈反應停止后，放置在電熱板上加熱微沸溶解，待不再逸出黃色氣體后，取下稍微冷卻，加入10 mL鹽酸，蓋上表面皿，繼續加熱微沸，使樣品溶解完全，期間搖晃燒杯2～3次，蒸發至小體積(約5 mL)取下冷卻。沖洗表面皿，將燒杯中的溶液轉移至50 mL的比色管中，用去離子水定容至刻度，充分搖勻，靜置澄清。

打開原子吸收分光光度計，按試驗測試條件設定好儀器工作條件，將砷元素燈點亮預熱15～20min，打開冷卻水循環系統，點燃Air-C2H2火焰，測定砷標準曲線溶液，從而得到砷標準工作曲線。在此曲線下測定比色管中的未知溶液，得出未知礦石樣品的濃度，并計算出樣品中砷的含量。

表1 儀器工作條件

2 試驗結果與討論

2.1 砷標準工作曲線的繪制

利用砷標準曲線溶液，在最佳的儀器條件下進行測定，以標準溶液濃度為橫坐標，相應溶液濃度的吸光度為縱坐標，得到標準曲線見圖1，曲線的線性相關系數r=1.000 0，濃度為0～60 μg/mL。

圖1 砷標準溶液工作曲線

2.2 方法的準確度和回收率

采用加標回收試驗的方法驗證該方法的可靠性。取3份管理樣品，在每份中加入不同量的已知砷標準曲線溶液，在相同的測定條件下，按該方法測得砷含量，并計算回收率，結果見表2。

表2 準確度回收率結果 %

由表2可知，砷的加標回收率為98%～101.20%，結果良好。

2.3 方法的精密度

為驗證該方法的精密度，在相同的試驗條件下，采用該測試方法對管理樣本As-2進行12次平行試驗，測定砷含量，計算平均值，標準偏差和相對標準偏差，分析結果見表3。

表3 精密度分析結果

由表3可知，采用火焰原子吸收法測定高含量砷，測定結果精密度較高，測試結果穩定。

2.4 樣品處理中溶液酸度的影響

在試驗過程中，樣品溶液必須搖勻、靜置，靜置時間過短，大量的懸浮顆粒殘渣會嚴重影響火焰原子化效率，導致結果不準確；沉淀時間過長，溶液中的As(Ⅲ)和As(Ⅴ)容易水解，導致測定結果偏低。通過相關研究文獻[7]和大量試驗發現，當樣品溶液酸度控制在10%的鹽酸介質時，體系穩定，測定結果穩定。所以該方法所有樣品溶液的酸度為10%的鹽酸體系。

2.5 樣品濃度超出工作曲線的問題

在試驗過程中發現，當樣品濃度過高，超過標準曲線濃度范圍時，工作曲線會偏離朗伯—比爾定律產生彎曲現象，從而導致測試結果不準確，與真實值之間偏差較大。所以，為了提高測試結果的準確性，對于濃度超出曲線的溶液，在保證樣品代表性的前提下，應適當減少稱樣量，或適當的稀釋定容后的樣品溶液，保證樣品濃度在合理的曲線濃度范圍內。同時，在稀釋過程中一定要加入適量的鹽酸(體積分數為10%)，從而保證溶液體系的酸度。

2.6 儀器穩定性

在試驗中，原子吸收分光光度計作為最主要的儀器，儀器的穩定性是測定分析數據的關鍵條件[8]。通過定期對儀器進行維護保養，使儀器的各項系統都處在一個良好穩定的運行狀態下，以保證測試分析數據的準確性和精確性。

3 結 論

利用空氣-乙炔火焰原子吸收分光光度計對樣品進行測定，對儀器條件、酸度等進行了合適的選擇，標準曲線濃度為0～60μg/mL，相關系數r>0.9996，監控樣的測定值與標準值相符。該方法具有操作簡單，分析快速，且準確度和精密度高，結果準確，消耗成本低，污染低等優點，在實際金礦生產工作中對高含量砷的監測有很大的應用價值。

[1] 鄭存江.含砷難浸金礦的研究及應用[J].陜西地質，2003(6):88-98.

[2] 尚德榮，趙艷芳，郭瑩瑩，等.食品中砷及砷化合物的食用安全性評價[J].中國漁業質量與標準，2012(4):21-32.

[3] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國標準化管理委員會.GB/T 7739.3—2007 砷量的測定[S].北京:中國標準出版社,2007.

[4] 沙保峰，張小轉，王 靜，等.氫化物-原子吸收光譜法測定冶金企業廢水中的砷[J].化學研究，2012(4):49-52.

[5] 蒙亦兵，別瑞敏.用AFS-230型雙道原子熒光光度計同時測定水中砷、硒的方法[J].桂林工學院學報，2000(S1):83-85.

[6] 付冉冉，陳賀海，張愛珍，等.測定鐵礦石中砷含量的方法與儀器[J].中國礦業，2011(3):90-92.

[7] 王曉娜，高玉軍，趙繼軍.影響砷測定(原子熒光光度法)若干因素及解決方法的探討[J].中國商界，2010(5):270.

[8] 方宏樹，葉 江.活性炭動態吸附-火焰原子吸收法測定金[J].現代礦業，2016(2):74-76.

*青海省科技支撐計劃項目(編號：2015—SF—122)；青海省金礦資源開發工程技術研究中心(編號：2016—GX—G02)。

2016-08-01)

楊德明(1987—)，男，助理工程師，816000 青海省海西蒙古族藏族自治州格爾木市宇宙巷1-10號。