原子吸收測定濕法煉鋅凈化液中鎘量基體干擾的消除

龍興杰(云錫文山鋅銦冶煉有限公司，云南 文山 663700)

0 引言

在濕法煉鋅的電解工藝中，當鋅電解液中鎘含量高于1.5mg/L時，就會造成析出鋅片中鎘含量超標，嚴重影響產品質量[1]。所以對鋅電解前凈化液中的鎘進行準確的測定，有利于生產控制，保證產品質量。濕法煉鋅溶液中鎘的測定方法主要有火焰原子吸收法、極譜法和ICP-OES基體匹配法等[2-4]。由于極譜法需要用到汞，ICP-OES采購成本太高，所以火焰原子吸收法成為了測定鎘量最常用的分析方法，但很多研究均表明火焰原子吸收標準曲線法受基體干擾嚴重，只適用于當基體對響應值完全沒有影響的情況[5]。而濕法煉鋅凈化液中鋅在100 g/L以上，而鎘含量控制在1 mg/L以下，為保證待測溶液有穩定的吸光度，不能將樣品進行高倍數稀釋，導致測量溶液中含有大量的硫酸鋅基體。本文通過實驗發現用標準曲線法來測定凈化液中的低含量鎘，加標回收率低于80%，測定值與極譜法和ICP-OES基體匹配法相比相差較大，說明標準曲線法受基體干擾較大。而選用標準加入法來測定凈化液中的低含量鎘，不僅能有效地避免基體干擾，而且精密度和準確度均滿足分析要求。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器及工作參數

TAS-990型火焰原子吸收分光光度計(北京普析通用儀器有限責任公司)，鎘空心陰極燈。

分析譜線波長228.80 nm，燃氣流量1 500 mL/min，燈電流2 mA，光譜帶寬0.4 nm，燃燒器高度5 mm，燃燒器位置5 mm。

1.2 樣品與試劑

試樣Y(本文用于實驗的濕法煉鋅凈化液樣品)。

試樣1～5(本文用于實驗的不同濃度的濕法煉鋅凈化液樣品)。

硝酸(西隴科學)。

鎘標準溶液(1 000.00 mg/L，國家鋼鐵材料測試中心)。

鎘標準工作溶液(5.00 mg/L)。

實驗所用玻璃器皿均用50%的硝酸浸泡48 h后用離子交換二級水洗凈，實驗所用試劑均為分析純，實驗用水均為離子交換二級水。

1.3 實驗步驟

(1)用成熟的極譜法和ICP-OES基體匹配法測定試樣Y中鎘的含量，用于與原子吸收標準曲線法和標準加入法的結果進行比對。

(2)用標準曲線法對經過不同倍數稀釋的試樣Y進行測定和加標回收實驗，探索標準曲線法受基體干擾的情況。

(3)對標準曲線法和標準加入法的回歸曲線進行對比，進一步探索標準曲線法受基體干擾的情況。

(4)用標準加入法、ICP-OES基體匹配法和極譜法對多個不同濃度的凈化液樣品進行分析，驗證標準加入法的準確性和精密度。

2 結果與討論

2.1 極譜法和ICP-OES法測定試樣Y中鎘的含量

分別用成熟的極譜法及ICP-OES基體匹配法測定試樣Y中鎘的含量，結果如表1所示。

表1 兩種分析方法測得試樣Y中鎘的含量

兩種方法測得的鎘量較為接近，平均為0.92 mg/L。

2.2 不同基體濃度對標準曲線法測定結果的影響

分別移取試樣Y 2、5、10 mL于三支25mL的比色管中，加入1 mL硝酸，定容至刻度。以鎘濃度分別為0、0.10、0.20、0.30 mg/L的標準系列繪制工作曲線，線性方程為y=0.401x+0.000 6，R2=0.999 7。用原子吸收標準曲線法分別測定不同稀釋倍數下試樣Y中鎘的含量，結果如表2所示。

表2 不同稀釋倍數下試樣Y中鎘的含量

由表2可知，不同取樣體積下測得鎘量均與極譜法和ICPOES基體匹配法有較大偏差，取樣體積越大，測得試樣Y中的鎘含量越低，不同稀釋倍數下結果相差較大，基體濃度的變化，嚴重影響著測定結果，表明用該方法測定試樣Y中的鎘含量存在基體干擾。

2.3 不同基體濃度的加標回收實驗

分別在取樣體積為2、5、10 mL的三支25 mL比色管中加入鎘標準工作溶液0.5 mL，加入1 mL硝酸，定容至刻度，即加標濃度為0.1 mg/L。繼續用同一標準系列繪制工作曲線，對比加標前后的吸光度，結果如表3所示。根據工作曲線，計算出加標前后溶液中鎘的含量，計算回收率，結果如表4所示。

表3 不同稀釋倍數下加標前后吸光度對比

表4 不同稀釋倍數下加標回收率

由表4可知，不同稀釋倍數下的加標回收率都低于80%，說明標準曲線法測得的結果與真實值存在較大偏差，進一步說明了用標準曲線法來測定濕法煉鋅凈化液中的鎘受基體干擾嚴重，不能準確的指導生產。

2.4 標準加入法測定試樣Y中鎘的含量

分別移取試樣Y 10 mL于4個25 mL比色管中，依次加入0、0.5、1.0、1.5 mL鎘標準工作溶液，加入1mL硝酸，定容至刻度，即加標濃度依次為0、0.10、0.20、0.30 mg/L。選用標準加入法依次進樣測定，得到工作曲線如圖1所示。

圖1 標準加入法工作曲線

由圖1可知，標準加入法測定試樣Y有很好的回歸曲線，線性方程為y=0.258x+0.093 8，R2=0.999 8。從回歸曲線得出測量溶液中鎘含量為0.363 mg/L，換算得到試樣Y中鎘含量為0.91 mg/L。結果與極譜法和ICP-OES基體匹配法接近，表明標準加入法有效地避免了基體的干擾，適用于濕法煉鋅凈化液中鎘的測定。

2.5 標準曲線法和標準加入法回歸曲線對比

將回歸方程為y=0.401x+0.000 6的標準曲線法回歸曲線與回歸方程為y=0.258x+0.093 8的標準加入法回歸曲線繪制在同一坐標系中，如圖2所示。

圖2 標準曲線法和標準加入法回歸曲線對比

由圖2可知標準曲線法的斜率大于標準加入法，表明凈化液中的基體對鎘的測定干擾很大，經多組實驗數據比對，在稀釋2.5倍的情況下，用標準曲線法測定時，凈化液中的基體對吸收產生負干擾，導致測定結果偏低。

2.6 標準加入法準確度實驗

分別用原子吸收標準加入法、極譜法和ICP-OES基體匹配法依次對試樣1～5進行測定，三種方法測定結果如表5所示。

由表5可知三種方法測得的結果無顯著差異，標準加入法測定鎘量結果準確，適用于濕法煉鋅凈化液中鎘的測定。

表5 三種方法測定試樣1～5結果對比

2.7 標準加入法精密度實驗

用標準加入法對試樣2和試樣4各進行五組平行實驗，計算出相對標準偏差，如表6所示。

表6 精密度實驗結果

由表6可知，相對標準偏差小于2%，說明標準加入法具有較好的精密度，用來測定濕法煉鋅凈化液中的鎘量能夠滿足分析要求。

3 結論

原子吸收標準曲線法測定濕法煉鋅凈化液中的鎘量受基體干擾嚴重。極譜法和ICP-OES基體匹配法雖能有效的消除干擾，但存在極譜儀需要用到有毒物質汞，ICP-OES采購成本高的缺點。原子吸收標準加入法不僅能有效的避免基體干擾，而且方法具有較好的準確度和精密度，操作簡單，分析成本低，適用于濕法煉鋅凈化液中鎘的測定。