連續光源火焰原子吸收光譜法同時測定氫氧化鈷中的鎳銅錳鐵鈣鎂鈉鎘

朱國忠,徐艷燕,龐 燕，郝鳳梅

(1.國家鎳鈷新材料工程技術研究中心，甘肅 蘭州 730101；2.蘭州金川新材料科技股份有限公司，甘肅 金昌 737100)

連續光源火焰原子吸收光譜法同時測定氫氧化鈷中的鎳銅錳鐵鈣鎂鈉鎘

朱國忠1,2,徐艷燕1,2,龐 燕1,2，郝鳳梅1,2

(1.國家鎳鈷新材料工程技術研究中心，甘肅 蘭州 730101；2.蘭州金川新材料科技股份有限公司，甘肅 金昌 737100)

研究了采用連續光源原子吸收光譜法同時測定氫氧化鈷中的鎳、銅、錳、鐵、鈣、鎂、鈉、鎘，通過選取不同像素點和靈敏度的測定譜線，在同一溶液中測定多種元素，采用IBC扣背景模式，提高測定結果的穩定性，降低基體元素對測定結果的影響，通過加入基體鈷元素消除鈷對各元素不同程度的干擾。本法測定回收率為90%～120%，相對標準偏差不大于5%，測定結果與標準樣品推薦值相吻合。

連續光源原子吸收；氫氧化鈷；鎳；銅；錳；鐵；鈣；鎂；鈉；鎘；同時測定

氫氧化鈷常用作生產四氧化三鈷的前驅體。四氧化三鈷是鋰離子電池的重要原料，為了保證鋰離子電池的充放電性能，需要嚴格控制氫氧化鈷的物理化學指標，其中鎳、銅、錳、鐵、鈣、鎂、鈉、鎘等雜質元素質量分數是氫氧化鈷的重要控制指標，要求每個元素質量分數均控制在0.001%～0.08%范圍內，才能保證四氧化三鈷產品質量。

鎳、銅、錳、鐵、鈣、鎂、鈉、鎘的測定通常采用原子吸收分光光度法，由于各元素含量不一致以及測定靈敏度不同，需要在不同的稀釋倍數下完成測定，加上基體鈷對測定的影響，需要配制2套以上的標準溶液，測定過程較繁瑣，影響分析速度。

連續光源原子吸收光譜儀采用高聚焦氙燈取代傳統的空心陰極燈，可實現光源連續發射，同時采用光柵分光系統進行分光，大幅提高光學系統分辨率，采用二極管陣列作檢測器，從而可實現全譜測定，使多元素在不同靈敏度下的同時測定成為可能。連續光源原子吸收法在同時測定多元素方面已有一些應用，主要針對水質[1]、食品[2]等水系沉積物[3]的分析，在金屬樣品分析方面應用較少[4-7]，未見用于鈷及鈷鹽的分析。試驗研究了綠色連續光源原子吸收法同時測定氫氧化鈷中鎳、銅、錳、鐵、鈣、鎂、鈉、鎘多種元素。

1 試驗部分

1.1 試劑與儀器

鹽酸、硝酸，高純；鈷(99.999%)，用硝酸溶解，制備成100 g/L 鈷溶液；

鎳、銅、錳、鐵、鎘、鈣、鎂、鈉混合標準工作溶液：移取市售1.00 g/L各元素儲存液，配成標準工作溶液，質量濃度均為10 mg/L。

試驗用水為一級水。

連續光源原子吸收光譜儀，CONTRAA300，德國耶拿儀器有限公司，按各元素靈敏度選擇波長及像素點。儀器工作條件見表1。

表1 連續光源原子吸收光譜儀工作條件

1.2 試驗方法

移取不同量鎳、銅、錳、鐵、鎘、鈣、鎂、鈉混合標準工作溶液放入系列100 mL容量瓶中，加入高純鈷基體溶液，配成20 g/L的鈷混合標準溶液，在原子吸收光譜儀上，按照儀器設定條件，測定吸光值，計算相對標準偏差。樣品與標準系列同測，計算樣品中各元素含量，或由儀器直接給出測定結果。

2 試驗結果與討論

2.1 測定介質的影響

在儀器設定條件下，測定不同濃度鹽酸、硝酸、高氯酸對1.0 mg/L鎳、銅、錳、鐵、鎘、鈣、鎂、鈉測定的影響。結果表明：2%以上鹽酸對鈣的測定有負干擾；5%以內的鹽酸、硝酸對除鈣外其他元素測定沒有影響；2%以內的高氯酸對各元素的測定沒有影響。本法采用鹽酸、硝酸溶樣，測定介質為硝酸，因此，介質對測定不產生干擾。

2.2 基體元素的干擾

氫氧化鈷中雜質元素含量較低，鈷質量分數在63%左右，基體鈷和雜質元素的比例倍數較大。為研究鈷的加入對雜質元素的影響，考察在2%硝酸介質中，不同鈷加入量對1 mg/L鎳、銅、錳、鐵、鎘、鈣、鎂、鈉測定的影響，試驗結果見表2。表中吸光值為扣除基體中各雜質元素引起的吸光值之后的結果。

表2 基體元素對測定的影響

從表2看出：鈷加入量為4 mg/mL對1 mg/L鎳、錳、鐵、鈣的測定有顯著干擾；鈷加入量為10 mg/mL對1 mg/L銅、鎂的測定有顯著干擾；鈷加入量為20 mg/mL對1 mg/L鎘、鈉的測定有干擾。本法采用基體加入法消除干擾。

2.3 待測元素之間的相互干擾

為考察試驗條件下共存雜質元素的相互干擾情況，用2%硝酸作介質，在鈷加入量20 mg/mL條件下，單獨測定1 mg/L單個元素吸光值和混合標準溶液中各元素吸光值，結果見表3。可以看出，待測定元素之間沒有顯著干擾。

表3 待測元素之間的相互干擾試驗結果

3 樣品分析

3.1 標準曲線的繪制

分別移取0、2.50、5.00、10.00、25.00、50.00 mL混合標準溶液于100 mL容量瓶中，加入100 g/L鈷基體20 mL，再加入2 mL硝酸，混勻，在連續光源原子吸收光譜儀上，按照儀器設定條件測定吸光值，同時在儀器上自動繪制標準工作曲線。在儀器給出的標準曲線中，0～5.00 mg/L范圍內，按照二次曲線擬合，上述元素的線性關系良好。

3.2 樣品分析步驟

稱取干燥過的氫氧化鈷3.000 g，用少量水濕潤，加15 mL鹽酸并加熱分解，蒸至小體積。再加入5 mL硝酸，蒸至小體積，重復2～3次，控制體積2～3 mL。加入30～40 mL水，煮沸5 min，放置室溫后，移入100 mL容量瓶中，定容，按設備設定測定條件測定吸光值，標準系列同測，測定濃度，計算分析結果。同時進行空白試驗。

3.3 加標回收試驗

在儀器設定條件下，對樣品進行加標回收試驗，結果見表4。可以看出：各元素加標回收率在95%～120%之間，測定結果較為準確。

表4 加標回收試驗結果

3.4 精密度測定

在儀器測定條件下，對樣品進行精密度測定，結果見表5。可以看出，測定方法的相對標準偏差不大于5%，表明測定結果精密度較高。

表5 樣品精密度測定結果(n=11)

3.5 準確度測定

由于沒有氫氧化鈷標準樣品，試驗采用氧化鈷有色行業標準樣品(YSS-005)擬定條件測定準確度。首先稱取一定量氧化鈷標準樣品加入測定溶液中，使測定溶液中鈷質量濃度在20 g/L左右，再用鹽酸溶解，轉換成硝酸介質，在儀器測定條件下進行測定，并與標樣推薦值進行對比，結果見表6。YSS-005標準樣品中沒有鈣和鈉的推薦值，所以鈣和鈉的標樣推薦值為其他分析方法測定結果。由表6看出，樣品測定值與標準樣品推薦值非常吻合，表明測定結果準確、可信。

表6 測定值與標樣推薦值對比 %

4 結論

采用連續光源原子吸收同時測定氫氧化鈷中的銅、鐵、錳、鎘、鎳、鎂、鈣、鈉，采用不同的像素點和元素測定譜線，可得到各元素合適的測定靈敏度，從而實現同一溶液中多元素的同時測定；采用建模扣背景模式，一定程度上可減少基體元素的干擾。標樣檢測和實際應用結果表明，本法測定結果準確，測定更加簡便。

[1] 楊華，張永剛，王靜，等.連續光源原子吸收法測定地表水重鉀鈉鈣鎂[J].環境科學導報，2013，32(4):120-122.

[2] 舒海霞,張海清,許錫娟，等.連續光源原子吸收光譜儀測定茶葉中的重金屬[J].大科技，2013,7(13):276-277.

[3] 李雪華，張明.連續光源原子吸收光譜法同時測定水系沉積物中的銅、鉛、鎘、錳[J].現代儀器,2011,17(2):72-74.

[4] 汪雨，楊嘯濤，楊嘯濤，等.連續光源原子吸收光譜法的研究進展及應用[J].冶金分析,2011,31(2):38-47.

[5] 王紀華，王琳，趙金蓮，等.連續光源原子吸收光譜法同時測定鎳基溶液中微量鐵、鈷、鉛、鋅含量[J].現代儀器，2012，18(4):87-91.

[6] WELZ B,BORGES D L G,LEPRI F G,et a1.High-resolution continuum source electrothermal atomic absorption spectrometry:an analytical and diagnostic tool for trace analysis[J].Spectrochimica Acta Part B:Atomic Spectroscopy,2007,62(9)：873-883.

[7] 李曉紅，王春葉，郭國龍.火焰原子吸收法測定硝酸釷中微量鉀和鈉[J].濕法冶金，2015，34(3):256-258.

Simultaneous Determination of Nickel,Copper,Manganese,Iron,Calcium,Magnesium, Sodium and Cadmium in Cobalt Hydroxide by Continuous Light Source Flame Atomic Absorption Spectrometry

ZHU Guozhong1,2，XU Yanyan1,2，PAN Yan1,2，HAO Fengmei1,2

(1.NationalNickelandCobaltAdvancedMaterialsEngineeringResearchCenter,LanZhou730101,China；2.LanzhouJinchuanAdvancedMaterialsTechnologyCo.,Ltd.,Jinchang737100,China)

Simultaneous determination of nickel,copper,manganese,iron,calcium,magnesium,sodium and cadmium in cobalt hydroxide by continuous light source atomic absorption spectrometry were studied.By selecting different measurement points and different sensitivity lines，the multi-elements in the same solution were determinated.The stability of the determination results was improved and the effects of matrix elements on the determination results was reduced using the way of IBC buckle background.Adding the matrix of cobalt elements to eliminate the different levels of interference of cobalt on the elements.The recoveries were 90%-120%,the relative standard deviations were less than 5%,the determination results obtained by the method accord with the standard samples value.

continuous light source flame atomic absorption spectrometry(CS-FAAS);cobalt hydroxide； nickel;copper;manganese;iron;calcium;magnesium;sodium;cadmium;simultaneous determination

2016-12-14

朱國忠(1968-)，男，浙江武義人，本科，高級工程師，主要研究方向為有色金屬冶金分析。E-mail：zgz2006@yeah.net。

O657.31

A

1009-2617(2017)04-0346-04

10.13355/j.cnki.sfyj.2017.04.021