ICP-AES測定冶煉副產品碳酸鋅中砷量

呂茜茜

（銅陵有色金屬集團控股有限公司技術中心，安徽 銅陵 244000）

1 引言

冶煉副產品碳酸鋅是生產工業電鋅的重要原料之一，其成分較復雜。碳酸鋅產品指標中，還沒有對元素砷的相關要求，但在大多貿易結算中，已對其砷元素的含量提出了嚴格的要求，因此，研究砷元素的分析方法，對設計次氧化鋅及電鋅工藝以及提高成品質量具有重要意義［1］。

目前，堿式碳酸鋅中砷量的測定一般采用分光光度法［2］，測定周期長、工作效率低；同時，冶煉副產品碳酸鋅中砷元素的測定，國內尚未見相關文獻報道。電感耦合等離子體原子發射光譜法具有基體干擾小、分析線性范圍廣、靈敏度高、檢出限低等眾多優點，已廣泛應用于材料、環境、地質礦產等行業微量元素的測定［3-8］。本文考察了電感耦合等離子體原子發射光譜儀的高頻功率、輔助氣流量、霧化器壓力、泵速等工作條件與樣品消解方法及酸的用量，討論了介質、共存離子對砷測定結果的干擾情況，建立了電感耦合等離子體原子發射光譜法測定冶煉副產品碳酸鋅中砷量的方法，可滿足日常檢測的需要，具有推廣應用價值。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

2.1.1 儀器設備

Prodigy 7 電感耦合等離子體發射光譜儀（美國利曼公司）

2.1.2 試劑

三氧化砷基準試劑；純氬（（Ar）≥99.99%）。

實驗用鹽酸（ρ=1.83 g/mL）、硝酸（ρ=1.42 g/mL），均為分析純試劑，實驗用水為高純水。

砷標準溶液（1000 μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）。

系列標準溶液：分別移取0、0.20 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、5.00 mL、10 mL砷標準溶液（100.0 μg/mL）于100 mL容量瓶中，加入5 mL鹽酸，用水稀釋至刻度，混勻。

2.2 實驗方法

稱取0.2 g試樣（精確至0.0001 g）置于250 mL燒杯中，加入15 mL鹽酸、5mL硝酸于電熱板上，蓋上表面皿加熱至樣品完全溶解，取下冷卻，加入10 mL鹽酸，在電熱板上加熱使鹽類溶解后，用水沖洗杯壁、表面皿，繼續加熱片刻，取下冷卻；將試液移入200 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。隨同試樣做空白試驗。

于電感耦合等離子體原子發射光譜儀上，在選定的最佳儀器工作條件下，測定試液與標準溶液系列的光譜強度，按照工作曲線法計算出試樣中砷含量。

3 結果與討論

3.1 儀器工作條件的選擇

選擇1μg/mL砷標準溶液作為考察對象。改變單一變量，固定其他變量，測定砷標準溶液的信號：發射功率范圍為1000～1200 W；蠕動泵泵速范圍為1.2～2.0 mL/min；霧化器壓力范圍為30～60 PSI；積分時間范圍為30～90 s。在綜合考慮砷元素信號值的強弱及背景信號高低，確定儀器最佳工作參數，結果見表1。

表1 儀器工作參數

3.2 分析譜線的選擇

在表1儀器工作參數下，測定砷標準溶液（1μg/mL）中砷元素多條譜線的強度。結果見表2，最終選擇189.042 nm作為砷分析譜線。

3.3 稱樣量的選擇

按照實驗方法，只改變樣品稱樣量，測定1#冶煉副產品碳酸鋅樣品中砷元素的含量，結果見表3。

表3 稱樣量的選擇 %

3.4 試樣分解方法的選擇及介質試驗

按照實驗方法，對1#冶煉副產品碳酸鋅樣品進行實驗。只改變酸用量及種類，即Ⅰ：只加入15mL硝酸；Ⅱ：只加入15 mL鹽酸；Ⅲ：加入15 mL鹽酸、5 mL硝酸，結果見表4。

表4 溶樣方式對比 %

從表4可看出，加入混合酸溶樣效果最好。

選擇砷標準溶液（2 μg/mL）作為研究對象，向其中加入一定量鹽酸，使酸度分別為5%、8%、10%、15%，其他條件不變，測定砷元素的濃度見表5。

表5 酸度對砷測定結果的影響 μg/mL

從表5結果可以看出，酸度對于測定結果影響不大。本試驗選擇酸度為5%。

3.5 標準曲線的線性和檢出限

砷元素的含量在0～10μg/mL 范圍內，其線性關系良好，相關系數為0.9996，符合分析要求。根據儀器選定的譜線及工作條件下，對空白溶液進行11次測定，以其3倍標準偏差計算方法的檢出限，實驗中冶煉副產品碳酸鋅中砷的檢出限為0.003 μg/mL。

3.6 共存元素干擾試驗

冶煉副產品碳酸鋅中主要存在元素為鋅、銅、鐵、鈉、鎘、砷等，對冶煉副產品碳酸鋅進行普查，砷含量在0.02%～8.0%，根據上述雜質元素干擾上限，按最小稀釋倍數（稱取0.1 g，定容于100 mL容量瓶），計算出測定溶液中雜質元素的干擾量，見表6。

表6 干擾元素含量

表6和表7結果表明，上述共存干擾元素對0.20 μg/mL和2.00 μg/mL As的測定基本無影響。

表7 共存元素影響

3.7 精密度試驗

在選定的譜線和儀器工作條件下，對1#、2#冶煉副產品碳酸鋅樣品分別平行測定11次，結果如表8。

表8 精密度試驗（n=11）

表8實驗結果說明，本方法的重復性和精密度都較好。

3.8 回收率試驗

選取1#冶煉副產品碳酸鋅樣品進行加標回收實驗，在該樣品中分別加入一定量的砷標準溶液，按照實驗方法進行加標回收試驗，結果見表9。

表9 加標回收實驗結果

由表9實驗結果可知，加標回收率在99.87%～101.3%，回收率較好。

3.9 方法比對

按照本文實驗方法測定1#冶煉副產品碳酸鋅樣品，并將測定結果與分光光度法［2］的測定結果進行對比。從表10可以看出，ICP-AES法測定結果與分光光度法無明顯差異；表明采用ICP-AES法測定冶煉副產品堿式碳酸鋅中砷結果準確。

表10 不同方法的分析結果比對

4 結論

實驗表明，本方法較分光光度法等方法具有操作簡單、準確度高、精密度好等特點，是一個較理想的測定冶煉副產品碳酸鋅中砷含量的方法，可推廣于貿易結算和實際生產中。