化探樣品中石墨爐痕量金測定技術研究

翟銀玲

（河南省地質礦產勘查開發局第二地質勘查院，河南 鄭州 453000）

隨著工業化學產業的發展，相關地質樣品測定工作的研究逐步受到了關注，為滿足對地球化學勘探（化探樣品） 中金屬物質含量的高精度測定，為相關工作的實施提供進一步的技術指導與幫助。科研單位與化學研究室提出了多種可用于痕量金測定的工業技術，但對行業發展進行深入研究發現，現有的技術在實際應用中，無論是靈敏度，還是測定結果的準確度，都相對較差[1]。

根據已有的數據，通過多次實驗，有學者提出了用泡沫對其進行振蕩吸附，以實現對沉淀物的分離和富集。此分析方法又被稱為泡沫塑料吸附法（AAS-800 型石墨爐原子吸收光譜法），該方法的分析速度較快，已廣泛用于各類地質行業化探樣品中痕量金的測定工作中，但測定的下限在0.5 ng/g 以上。由于勘察化探等新方法、新技術仍在持續更新[2]，因此，現有的方法在實際檢測中仍存在一定的缺陷。為進一步降低石墨爐痕量金測定下限，提高測定結果的精密度，本文將在現有研究內容的基礎上，開展與這方面相關內容的深化設計，以某化學實驗室提供的化探樣品為例，開展石墨爐痕量金測定方法的研究[3]。

1 測定實驗準備

1.1 儀器和主要試劑

為確保實驗結果的真實性與可靠性，在實驗前，準備本次測定實驗所需的儀器和主要試劑，見表1。

表1 石墨爐痕量金測定所需的儀器和主要試劑

在上述內容的基礎上，為儀器設備提供一個相對良好的作業環境。在此基礎上，進行自吸收背景的校正處理。按照上述內容，完成測定實驗中所需儀器與主要設備的準備。

1.2 泡沫塑料的準備

完成上述處理后，將從市場購置的泡沫塑料進行簡便處理。根據測定具體的實驗需求，進行泡沫塑料的去皮，按照0.3 g/個的標準對泡沫塑料進行剪裁。準備物質的量濃度為1.0 mol/L 的鹽酸溶液，將0.3 g 的泡沫塑料放置在溶液中浸泡，浸泡時間需要達到24 h。完成浸泡后，去除溶液表面的泡沫，對其進行漂洗處理，使泡沫塑料處于中性狀態后擠干。將擠干的泡沫塑料放置在塑料桶中，將塑料桶密封保存（防止泡沫塑料氧化），用于后續實驗。

2 實驗操作方法

2.1 標準曲線繪制

完成準備工作后，進行石墨爐加熱，為確保石墨爐加熱處理的規范性，整個過程采用自動化程序對其進行控制。

使用專業的儀器設備，稱取10 mL 含有100 μg的金標準儲備液，將其放置在容量為250 mL 的錐形容器中；在容器中加入1 mL 的FeCl3溶液；溶液充分混合后，再在容器中加入20 mL 的王水；將容器中的水搖勻。

在搖勻后的容器中加入處理過的泡沫塑料（上述放在塑料桶中的泡沫塑料）；將容器放置在振蕩器上，并對容器進行勻速振蕩，振蕩時間控制在45 min[4]。

取出泡沫塑料，用清水沖洗干凈，確保泡沫塑料處于中性狀態后擠干，將其預先放在裝有硫脲溶液（質量分數為1.2%） 的容量瓶中部[5]。排出其中的氣泡，將其放在沸水中進行解析處理，持續處理20 min；在容器仍保持加熱狀態時，取出泡沫塑料[6]。全程做試劑空白實驗和標準空白實驗，標準曲線見圖1。

圖1 標準曲線

待溶液冷卻后，稀釋刻度，搖勻。1 mL 溶液含有100 ng 的金標準儲備液。逐步稀釋為1=5 μg 金標準儲備液。

2.2 礦石加工

樣品粒度于200 目經干燥后，準確量取10 g 的樣品，將其放置在瓷舟中。將瓷舟放置在馬弗爐中，對其進行中溫處理，將馬弗爐的溫度升溫至650 ℃～700 ℃，保持此溫度1.5 h，通過此種方式，去除樣品中的含有硫、碳等的有機物質，降低樣品在測定中發生分解行為對結果造成的影響[7]。

完成上述處理后，將馬弗爐上的瓷舟取下，放置在容量為250 mL 的燒杯中，將其加水濕潤處理。在此基礎上，在其中加入100 mL 的1+1 王水，放置在電熱板上，對其進行加熱；加熱后溶液發生蒸發，溶液蒸發到10 mL 時，取下加溫水近100 mL，放入泡沫塑料，置于振蕩器中振蕩45 min。以下同標準系列的分析一致，分離，富集，解析，同時做試劑空白實驗。

3 實驗討論與結果處理

3.1 吸附富集條件

在完成上述實驗準備及實驗操作后，分別移取100 ng 的標準液。通過對上述實驗操作得到的結果進行分析可以得出：在王水介質的質量分數為10%時，泡沫塑料對于金的吸附率能夠達到100%；隨著王水介質的質量分數不斷上升，其回收率反而呈現出逐漸偏低的發展趨勢[8]。因此，通過上述分析可以初步確定，對于王水介質的質量分數，應當設置為10%最為適宜。按實驗分析方法，對吸附振蕩時間進行對比，對結果進行綜合考慮，確定該分析方法的吸附振蕩時間為45 min。

對硫脲溶液進行人為解析處理，得到解析液后，當其質量濃度控制在8 g/L～30 g/L 時，解析逐漸趨近于完全狀態；將其質量濃度設置為12 g/L時，通過多次實驗操作驗證，解析體系為10 mL時，仍然可以實現定量解析。在解析的過程中，必須選擇在沸水中完成水浴加熱，并將其持續時間控制在20 min～30 min 范圍內。在通常情況下，時間控制在25 min 左右；當超過30 min 時，由于溶液開始逐漸蒸發，因此得出的測定結果數值偏高，無法保證測定結果的準確性。在進行了加熱分析之后，還要趁熱迅速地將泡沫塑料拿出來，不然的話，隨著溶液的溫度逐漸降低，泡沫塑料會慢慢地吸收溶液中的金，進而使得最終得到的測定結果數值偏低，同樣無法滿足測定結果的精度要求。

按照上述實驗，分取金的標準，改變FeCl3溶液的加入量，完成對金的回收實驗。得到以下結果：隨著Fe3+加入量的增加，回收率呈現出先增加后降低的趨勢；在Fe3+加入量為160 mg 時，此時回收率達到了100.9%。由此可見，Fe3+溶液加入顯著提升了泡沫塑料對金的吸附能力；而添加40 mg 以上的Fe3+后，逐步完成了對該材料的吸附，使其回收率達100%。在此基礎上，通過以上的分析方法，確定該分析方法的Fe3+加入量為80 mg，從而確保在真實試樣溶液中對金的定量吸附。實驗過程中所使用的溶液通過FeCl3·6H2O 配置而成。針對泡沫塑料對于金的吸附能力提升的原因進行分析可以得出，可能是由于Fe3+溶液的加入促使吸附介質的氧化條件提升，與此同時使得原本溶液當中的Cl-離子濃度逐漸提升，對于金的吸附而言具有一定促進作用。

3.2 標準系列回收實驗

按照實驗分析要求，對比未經吸附解析和經過吸附解析的不同質量分數的金的標準系列曲線，見圖2。可以看出，與圖1 所示的標準曲線基本重合。

圖2 未經吸附解析和經過吸附解析的不同質量分數的金的標準系列曲線對比

對圖2 中的兩條曲線進行分析，從而說明本文分析方法的吸附解析對金的回收是完全的。因此，為吸附解析標準系列和樣品繪制曲線趨于一致，補償了操作過程中“吸附—解析”一系列環節對痕量金測定的影響，使得測定結果更合理、更可靠。

3.3 背景校正方式

自吸式背景校正模式通過對樣品基質的吸光度進行測量和計算，實現對樣品的吸光度校正。使用時，將背景校正裝置插入分光光度計和石墨爐之間，啟動自動背景校正程序；該裝置會自動進行背景測量，并計算出吸光度；然后對樣品吸光度進行校正，以提高分析結果的準確性。在采用自吸式背景校正模式時，一段時間內正常點燈；在短時間內，過載電流點燈。1 s 內重復該動作數十次，反復進行操作，得到正常點燈光譜與過載電流點燈光譜，見圖3。

圖3 正常點燈光譜與過載電流點燈光譜

由于過載電流放電出現自吸現象，因此形成過載電流點燈光譜。使用過載電流點燈得到的原子吸收分光光度計光譜，替代D2 燈光源光譜，即可實現自吸式背景校正。

3.4 方法驗證

為了驗證本文分析方法的準確性，按照上述實驗的分析流程測定了GAu-2b、GAu-8a、GAu-10b、GAu-12a、GAu-14a、GAu-7b、GAu-9b、GAu-11b、GAu-13a、GAu-19a、GAu-20a 這些國家一級標準物質中Au 的質量分數，見表2。可以看到，測量值和真實標準值吻合，再次確定了本文分析方法的可靠性。

表2 測量值與真實標準值對比表

4 結論

傳統的痕量金測定技術在應用中具有流程繁瑣、勞動強度大等缺陷，導致現有的測定技術均無法實現在相關領域內的推廣使用。為解決此方面問題，本文開展了此次研究，通過此次研究，得到以下結論：本研究實驗分析方法利用國家一級標準物質平行測定6 次，精密度平均偏差值在8%～10%之間，準確度理想，達到了國家對化探樣品的分析要求；分析方法簡便、快捷，適合對痕量金的測定。