火焰原子吸收光譜法測定冰晶石中的鐵

盧啟余 曾志平 黃儉惠 朱 璟

（1中國有色桂林礦產地質研究院有限公司，廣西 桂林541004；2廣西民族師范學院，廣西 崇左532200）

0 前言

冰晶石（Na3AlF6），白色單斜晶系礦物，是一種堿金屬氟鋁酸鹽，微溶于水，熔融的冰晶石能溶解氧化鋁，在電解鋁工業作助熔劑，是煉鋁工業必要材料。目前有天然冰晶石和人造冰晶石，煉鋁工業一般使用人造冰晶石。我國有色金屬行業標準對人造冰晶石的等級有嚴格的要求［1］，規定冰晶石的三大元素為F（含量≥53%），Na（含量≥31%），A1（含量≥13%），其它元素如P，Si，Fe，Pb，S，Ca，Mg等含量甚微，由于所含微量元素的含量高低直接影響鋁電解的電流效率和電解鋁的質量和產量［2］，因此對冰晶石中微量元素的分析十分重要。目前測定鐵的方法有磺基水楊酸光度法［3］、鄰菲羅啉光度法［3］、催化熒光法［4］、火焰原子吸收光譜法［5－6］、電感耦合等離子體發射光譜法［7－8］等。我國有色金屬行業標準對冰晶石中鐵的測定采用鄰二氮雜菲光度法，該法加入試劑繁多，步驟繁瑣，不易操作控制，實驗周期過長，不能做到簡便快速測定；而火焰原子吸收光譜法具有快速、準確、靈敏度高且操作簡便等優點，已成為微量元素測定最常用的方法［9－11］。本實驗采用火焰原子吸收光譜法測定冰晶石中的鐵，方法簡便、準確、快捷、靈敏度高，能滿足生產要求。

1 實驗部分

1.1 儀器與工作條件

HITACHI Z－2000型偏振塞曼效應原子吸收光譜儀（日本日立公司），鐵空心陰極燈（日本日立公司）。

工作條件：波長248.3nm，狹縫寬度0.2nm，燃氣（乙炔）流量1.8L／min，助燃氣（空氣）壓力160kPa，燃燒器高度7.5mm，積分時間5s。

1.2 標準溶液和主要試劑

鐵標準儲備溶液（ρ（Fe2O3）＝1.000g／L）：稱取0.500 0g高純Fe2O3于100mL燒杯中，用水潤濕，加入20mL鹽酸（6mol／L），慢慢加熱至完全溶解，取下冷至室溫，移入500mL容量瓶中，加入20mL鹽酸（6mol／L），用水定容后搖勻。

鐵標準工作溶液（ρ（Fe2O3）＝100.0mg／L）：移取10.00mL鐵標準儲備溶液于100mL容量瓶中，加入3.6mL鹽酸，用水定容后搖勻。

鈉溶液（10g／L，由基準 NaC1配制），鋁溶液（10g／L，由高純鋁配制），實驗用水為二次去離子水，其余試劑均為優級純。

1.3 實驗方法

1.3.1 分析手續

稱取0.250 0～0.500 0g（精確至0.000 1g）干燥試樣于100mL聚四氟乙烯燒杯中，用水潤濕，搖勻后加入5mL HClO4，搖勻，置于控溫電爐上加熱溶解，直到HClO4白煙冒盡，取下放置冷卻后加入2mL HC1（6mol／L），水洗杯壁，微熱使鹽類溶解，取下冷卻后加入3mL HC1，轉入100mL容量瓶中，用水定容后搖勻。與分析試樣一同進行空白實驗。同時按儀器工作條件測定鐵的吸光值。聯機打印結果。

1.3.2 工作曲線

移取100.0mg／L的標準工作溶液0.00，0.05，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL于一組100mL容量瓶中，加入4mL HCl，用水定容后搖勻。此工作曲線 含 Fe2O3為 0.00，0.050，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mg／L，與試液同時上機按儀器最佳條件測定鐵的吸光值。聯機打印結果。

1.3.3 線性范圍及檢出限

按儀器最佳條件測得的鐵回歸方程為：Y＝0.028 93x＋0.008 6，R＝0.999 8，Fe2O3的線性范圍為0～5.00mg／L。根據11次空白值測定結果求得方法檢出限為0.004 11mg／L。

2 結果與討論

2.1 無機酸的選擇

于一組100mL容量瓶中，分別加入2.00mL Fe2O3（100.0mg／L）標準工作溶液，再加入不同量的 HCl，HClO4，H2SO4，HNO3。按1.1測定條件上機測定，計算機直接打印結果，結果見表1。

表1 無機酸對鐵測定的影響Table 1 Effect of inorganic acids on the determination of iron ／%

實驗結果表明：HCl，HClO4，H2SO4，HNO3在所選擇范圍內不影響鐵的測定。本實驗采用HCl（0.48mol／L）介質。不采用 H2SO4是因為 H2SO4在溶解加熱過程中樣品容易發生濺跳，產生較大誤差，以及H2SO4粘度大，影響霧化效率和測定靈敏度。由于大多數鹽類不易溶于HClO4，HNO3，故不采用HClO4和HNO3。

2.2 基體鈉的干擾

試液中含有大量的鈉，本文實驗了Fe2O3的濃度為2.00mg／L，鈉的濃度為0～1 000mg／L的范圍內，基體鈉對鐵的干擾效應。于一組100mL容量瓶中，分別加入2.00mL Fe2O3（100.0mg／L）標準工作液和4mL HCl，再加入不同量的鈉溶液，用水定容搖勻。按1.1測定條件上機測定，計算機直接打印結果（見表2）。

表2 基體鈉對鐵測定的影響Table 2 Effect of the sodium matrix on the determination of iron

實驗結果表明：鈉對鐵的測定無干擾。

2.3 基體鋁的干擾實驗

試液中含有大量的鋁，本文實驗了Fe2O3濃度為2.00mg／L，鋁濃度為0～1 000mg／L的范圍內，基體鋁對鐵測定的干擾效應。結果見圖1。

圖1 基體鋁對鐵測定的影響Figure 1 Effect of aluminum matrix on the determination of iron.

實驗結果表明：基體鋁對鐵的測定無干擾。

2.4 共存離子的干擾

樣品經高氯酸冒白煙后，二氧化硅和氟基本揮發完全，不影響鐵的測定，仍然留在溶液中的K＋，Ca2＋，Mg2＋等共存離子含量甚微，對鐵的測定沒有干擾。

2.5 精密度和加標回收實驗

按實驗方法對樣品進行11次平行測定，并采用標準加入法驗證方法的加標回收率。結果見表3和表4，實驗結果表明：其相對標準偏差在0.95%～4.5%，加標回收率在98.00%～101.49%，本法具有較好的重現性和精密度。

2.6 準確度實驗

取實驗用的1號、2號、3號樣品，用有色金屬行業標準方法（鄰二氮雜菲光度法）進行測定，結果見表5。測定結果表明：本方法測定的結果準確可靠。

表3 方法的精密度Table 3 Precisions test of the method ／%

表4 Fe2O3的加標回收率Table 4 Results of recovery test ／（mg·L－1）

表5 準確度實驗Table 5 Accuracy tests of the method／%

3 結語

實驗表明，火焰原子吸收光譜法具有快速、準確、靈敏度高且操作簡便等優點，采用火焰原子吸收光譜法測定冰晶石中的鐵，方法準確、快捷、簡便，方法的準確度、精密度以及加標回收率完全能滿足生產要求。

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