連續(xù)光源火焰原子吸收光譜法同時(shí)測(cè)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(shù)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(xù)光源火焰原子吸收光譜法同時(shí)測(cè)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(shù)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(xù)光源原子吸收光譜法同時(shí)測(cè)定氫氧化鈷中的鎳、銅、錳、鐵、鈣、鎂、鈉、鎘，通過選取不同像素點(diǎn)和靈敏度的測(cè)定譜線，在同一溶液中測(cè)定多種元素，采用IBC扣背景模式，提高測(cè)定結(jié)果的穩(wěn)定性，降低基體元素對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，通過加入基體鈷元素消除鈷對(duì)各元素不同程度的干擾。本法測(cè)定回收率為90%～120%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于5%，測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)樣品推薦值相吻合。

連續(xù)光源原子吸收；氫氧化鈷；鎳；銅；錳；鐵；鈣；鎂；鈉；鎘；同時(shí)測(cè)定

氫氧化鈷常用作生產(chǎn)四氧化三鈷的前驅(qū)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(yán)格控制氫氧化鈷的物理化學(xué)指標(biāo)，其中鎳、銅、錳、鐵、鈣、鎂、鈉、鎘等雜質(zhì)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)是氫氧化鈷的重要控制指標(biāo)，要求每個(gè)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均控制在0.001%～0.08%范圍內(nèi)，才能保證四氧化三鈷產(chǎn)品質(zhì)量。

鎳、銅、錳、鐵、鈣、鎂、鈉、鎘的測(cè)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(cè)定靈敏度不同，需要在不同的稀釋倍數(shù)下完成測(cè)定，加上基體鈷對(duì)測(cè)定的影響，需要配制2套以上的標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)定過程較繁瑣，影響分析速度。

連續(xù)光源原子吸收光譜儀采用高聚焦氙燈取代傳統(tǒng)的空心陰極燈，可實(shí)現(xiàn)光源連續(xù)發(fā)射，同時(shí)采用光柵分光系統(tǒng)進(jìn)行分光，大幅提高光學(xué)系統(tǒng)分辨率，采用二極管陣列作檢測(cè)器，從而可實(shí)現(xiàn)全譜測(cè)定，使多元素在不同靈敏度下的同時(shí)測(cè)定成為可能。連續(xù)光源原子吸收法在同時(shí)測(cè)定多元素方面已有一些應(yīng)用，主要針對(duì)水質(zhì)[1]、食品[2]等水系沉積物[3]的分析，在金屬樣品分析方面應(yīng)用較少[4-7]，未見用于鈷及鈷鹽的分析。試驗(yàn)研究了綠色連續(xù)光源原子吸收法同時(shí)測(cè)定氫氧化鈷中鎳、銅、錳、鐵、鈣、鎂、鈉、鎘多種元素。

1 試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)工作溶液：移取市售1.00 g/L各元素儲(chǔ)存液，配成標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，質(zhì)量濃度均為10 mg/L。

試驗(yàn)用水為一級(jí)水。

連續(xù)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(diǎn)。儀器工作條件見表1。

表1 連續(xù)光源原子吸收光譜儀工作條件

1.2 試驗(yàn)方法

移取不同量鎳、銅、錳、鐵、鎘、鈣、鎂、鈉混合標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液，在原子吸收光譜儀上，按照儀器設(shè)定條件，測(cè)定吸光值，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。樣品與標(biāo)準(zhǔn)系列同測(cè)，計(jì)算樣品中各元素含量，或由儀器直接給出測(cè)定結(jié)果。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 測(cè)定介質(zhì)的影響

在儀器設(shè)定條件下，測(cè)定不同濃度鹽酸、硝酸、高氯酸對(duì)1.0 mg/L鎳、銅、錳、鐵、鎘、鈣、鎂、鈉測(cè)定的影響。結(jié)果表明：2%以上鹽酸對(duì)鈣的測(cè)定有負(fù)干擾；5%以內(nèi)的鹽酸、硝酸對(duì)除鈣外其他元素測(cè)定沒有影響；2%以內(nèi)的高氯酸對(duì)各元素的測(cè)定沒有影響。本法采用鹽酸、硝酸溶樣，測(cè)定介質(zhì)為硝酸，因此，介質(zhì)對(duì)測(cè)定不產(chǎn)生干擾。

2.2 基體元素的干擾

氫氧化鈷中雜質(zhì)元素含量較低，鈷質(zhì)量分?jǐn)?shù)在63%左右，基體鈷和雜質(zhì)元素的比例倍數(shù)較大。為研究鈷的加入對(duì)雜質(zhì)元素的影響，考察在2%硝酸介質(zhì)中，不同鈷加入量對(duì)1 mg/L鎳、銅、錳、鐵、鎘、鈣、鎂、鈉測(cè)定的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表2。表中吸光值為扣除基體中各雜質(zhì)元素引起的吸光值之后的結(jié)果。

表2 基體元素對(duì)測(cè)定的影響

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

2.3 待測(cè)元素之間的相互干擾

為考察試驗(yàn)條件下共存雜質(zhì)元素的相互干擾情況，用2%硝酸作介質(zhì)，在鈷加入量20 mg/mL條件下，單獨(dú)測(cè)定1 mg/L單個(gè)元素吸光值和混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中各元素吸光值，結(jié)果見表3。可以看出，待測(cè)定元素之間沒有顯著干擾。

表3 待測(cè)元素之間的相互干擾試驗(yàn)結(jié)果

3 樣品分析

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

分別移取0、2.50、5.00、10.00、25.00、50.00 mL混合標(biāo)準(zhǔn)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(xù)光源原子吸收光譜儀上，按照儀器設(shè)定條件測(cè)定吸光值，同時(shí)在儀器上自動(dòng)繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。在儀器給出的標(biāo)準(zhǔn)曲線中，0～5.00 mg/L范圍內(nèi)，按照二次曲線擬合，上述元素的線性關(guān)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(fù)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(shè)備設(shè)定測(cè)定條件測(cè)定吸光值，標(biāo)準(zhǔn)系列同測(cè)，測(cè)定濃度，計(jì)算分析結(jié)果。同時(shí)進(jìn)行空白試驗(yàn)。

3.3 加標(biāo)回收試驗(yàn)

在儀器設(shè)定條件下，對(duì)樣品進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果見表4。可以看出：各元素加標(biāo)回收率在95%～120%之間，測(cè)定結(jié)果較為準(zhǔn)確。

表4 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

3.4 精密度測(cè)定

在儀器測(cè)定條件下，對(duì)樣品進(jìn)行精密度測(cè)定，結(jié)果見表5。可以看出，測(cè)定方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于5%，表明測(cè)定結(jié)果精密度較高。

表5 樣品精密度測(cè)定結(jié)果(n=11)

3.5 準(zhǔn)確度測(cè)定

由于沒有氫氧化鈷標(biāo)準(zhǔn)樣品，試驗(yàn)采用氧化鈷有色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)樣品(YSS-005)擬定條件測(cè)定準(zhǔn)確度。首先稱取一定量氧化鈷標(biāo)準(zhǔn)樣品加入測(cè)定溶液中，使測(cè)定溶液中鈷質(zhì)量濃度在20 g/L左右，再用鹽酸溶解，轉(zhuǎn)換成硝酸介質(zhì)，在儀器測(cè)定條件下進(jìn)行測(cè)定，并與標(biāo)樣推薦值進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表6。YSS-005標(biāo)準(zhǔn)樣品中沒有鈣和鈉的推薦值，所以鈣和鈉的標(biāo)樣推薦值為其他分析方法測(cè)定結(jié)果。由表6看出，樣品測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)樣品推薦值非常吻合，表明測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確、可信。

表6 測(cè)定值與標(biāo)樣推薦值對(duì)比 %

4 結(jié)論

采用連續(xù)光源原子吸收同時(shí)測(cè)定氫氧化鈷中的銅、鐵、錳、鎘、鎳、鎂、鈣、鈉，采用不同的像素點(diǎn)和元素測(cè)定譜線，可得到各元素合適的測(cè)定靈敏度，從而實(shí)現(xiàn)同一溶液中多元素的同時(shí)測(cè)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(biāo)樣檢測(cè)和實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，本法測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，測(cè)定更加簡便。

[1] 楊華，張永剛，王靜，等.連續(xù)光源原子吸收法測(cè)定地表水重鉀鈉鈣鎂[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)報(bào)，2013，32(4):120-122.

[2] 舒海霞,張海清,許錫娟，等.連續(xù)光源原子吸收光譜儀測(cè)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(xù)光源原子吸收光譜法同時(shí)測(cè)定水系沉積物中的銅、鉛、鎘、錳[J].現(xiàn)代儀器,2011,17(2):72-74.

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

[5] 王紀(jì)華，王琳，趙金蓮，等.連續(xù)光源原子吸收光譜法同時(shí)測(cè)定鎳基溶液中微量鐵、鈷、鉛、鋅含量[J].現(xiàn)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(cè)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(jí)工程師，主要研究方向?yàn)橛猩饘僖苯鸱治觥-mail：zgz2006@yeah.net。

O657.31

A

1009-2617(2017)04-0346-04

10.13355/j.cnki.sfyj.2017.04.021