原子熒光法測定載金炭中砷的樣品前處理方案

羅秀芬

（福建紫金礦冶測試技術(shù)有限公司，福建 龍巖 364000）

原子熒光法測定載金炭中砷的樣品前處理方案

羅秀芬

（福建紫金礦冶測試技術(shù)有限公司，福建 龍巖 364000）

本文主要研究了載金炭中砷的檢測——樣品前處理的試驗(yàn)方案，即酸分解和高溫焙燒除炭分解兩種試驗(yàn)方案。酸分解試驗(yàn)中主要有硝硫混酸及氯酸鉀、硝硫混酸、硝酸-高氯酸混酸試驗(yàn)；高溫焙燒除炭主要有硝酸鎂-氧化鎂試驗(yàn)。通過加標(biāo)試驗(yàn)，筆者探討了幾種方案的可行性，建議采用硝酸、硫酸不冒盡硫酸煙為載金炭中砷的樣品前處理方式。

原子熒光法；載金炭；砷；樣品前處理

活性炭是一種具有發(fā)達(dá)孔隙結(jié)構(gòu)、巨大比表面積和優(yōu)良吸附性能的含碳物質(zhì)。它主要由碳元素組成，同時(shí)含有氫、氧、硫、氮等元素，以及一些無機(jī)礦物質(zhì)。活性炭作為吸附劑，具有很多的優(yōu)越性：孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大；炭表面含有多種官能團(tuán)；具有催化活性；性能穩(wěn)定，可在不同溫度和酸堿度下使用；同時(shí)也可以經(jīng)過再生，進(jìn)行再次利用。因此，活性炭的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，近年來，活性炭已成為提金技術(shù)的核心。載金炭是指活性炭吸附金后的一種物質(zhì)。活性炭在吸附金的同時(shí)，也吸附許多其他元素。研究發(fā)現(xiàn)，活性炭對(duì)砷也有一定的吸附效果，載金炭中的砷含量會(huì)影響金后續(xù)的解析工藝，也污染工作環(huán)境。因此，對(duì)載金炭中砷的監(jiān)測具有重要意義[1]。

目前，樣品中痕量砷的檢測手段很多，常用的檢測方法有分光光度法、原子吸收法、原子熒光光譜法、電化學(xué)法以及電感耦合等離子體發(fā)射光譜法等。由于具有線性范圍寬，準(zhǔn)確度、精密度、選擇性好，操作方便等優(yōu)點(diǎn)，原子熒光光譜法被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、生化、環(huán)保和冶金等領(lǐng)域中砷的檢測。由于原子熒光光譜法十分成熟，因此對(duì)于活性炭中砷的檢測方法研究主要集中在改進(jìn)樣品的前處理手段，要使炭能除去，同時(shí)不影響砷的損失。學(xué)者許雪笙等人用艾氏卡半熔法消解樣品，用氫化物原子吸收法成功地測定了活性炭樣品中微量砷[2]。學(xué)者張園力等人以MgO-Mg（NO3）2為保護(hù)劑，高溫灰化除炭，然后用氫化物ICP-AES法測定。兩中方法雖然成功地解決了活性炭難消解、砷易揮發(fā)損失的問題，但由于處理過程復(fù)雜，方法難以掌握；并且在處理過程中引入大量基體，導(dǎo)致檢測結(jié)果不穩(wěn)定，目前國內(nèi)關(guān)于載金炭中砷的檢測方法還較少[3-4]。

本試驗(yàn)是以原子熒光光譜法為檢測手段來討論各種前處理方案的可行性的。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

瑞利非色散原子熒光光譜儀，儀器型號(hào)AF-610A，附砷空心陰極燈。

高純氬氣：用作屏蔽氣、載氣。

1.1.2 試劑

鹽酸、硝酸、硫酸、高氯酸均為優(yōu)級(jí)純；氯酸鉀、氧化鎂、硝酸鎂、氫氧化鉀為分析純。

硼氫化鉀溶液（15 g/L）：稱取1.5 g硼氫化鉀溶于100 mL氫氧化鉀（0.5 g/L）溶液中，現(xiàn)用現(xiàn)配。

硫脲-抗壞血酸溶液（0.5 g/L）：稱取5.0 g硫脲和5.0 g抗壞血酸溶于100 mL水中，現(xiàn)用現(xiàn)配。

砷標(biāo)準(zhǔn)貯存液：稱取0.1 320 g三氧化二砷（預(yù)先在105℃烘1 h，置于干燥器中冷卻至室溫）與100 mL燒杯中，加5 mL氫氧化鈉溶液（200 g/L），低溫加熱使其溶解，加水50 mL，2滴酚酞乙醇溶液（1 g/L），用硫酸（1+1）中和至紅色剛消失，再過量2 mL，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，此溶液1 mL含100 μg砷。

1.2 儀器工作條件

負(fù)高壓270 V，原子化器溫度室溫（擋），原子化器高度7.0 mm，載氣流量700 mL/min；燈電流70 mA；讀數(shù)時(shí)間14 s；延遲時(shí)間2 s；讀取方式是峰面積，測量方法是標(biāo)準(zhǔn)曲線法。

1.3 實(shí)驗(yàn)方案

1.3.1 選擇的5種前處理方案

（1）稱取載金炭試樣0.5 g，置于250 mL燒杯中，加入0.2～0.4 g氯酸鉀，加入10 mL濃硝酸，蓋上表面皿，低溫加熱20～30 min，稍冷，加5 mL濃硫酸加熱至冒白煙，趁熱滴加1～2 mL濃硝酸，重復(fù)幾次至炭末消失，溶液變清亮，繼續(xù)加熱至剛冒白煙，取下，冷卻，加入5 mL濃鹽酸，加熱至微沸，取下冷卻，定容于50 mL容量瓶。

（2）稱取載金炭試樣0.5 g，置于250 mL燒杯中，加入10 mL濃硝酸，蓋上表面皿，低溫加熱20～30 min，稍冷，加3 mL濃硫酸加熱至冒白煙，趁熱滴加1～2 mL濃硝酸，重復(fù)幾次至炭末消失，溶液變清亮，繼續(xù)加熱至白煙冒盡，取下，冷卻，加入5 mL濃鹽酸，加熱至微沸，取下冷卻，定容于50 mL容量瓶。

（3）稱取載金炭試樣0.2 g，置于250 mL燒杯中，加入5 mL濃硝酸，蓋上表面皿，低溫加熱10～20 min，稍冷，加2 mL濃硫酸加熱至剛冒白煙，趁熱滴加1～2 mL濃硝酸重復(fù)幾次至炭末消失，溶液變清亮，繼續(xù)加熱至冒白煙冒，取下，冷卻，加入5 mL濃鹽酸，加熱至微沸，取下冷卻，定容于50 mL容量瓶。

（4）稱取載金炭試樣0.1 000 g，置于250 mL燒杯中，加少量水潤濕，加入10 mL濃硝酸，加熱5 min后，取下，加入5 mL HClO4，蓋上表面皿，于電熱板上加熱分解至溶液澄清，繼續(xù)加熱至冒白煙2～3 min，取下稍冷，洗去表面皿，用水沖洗杯壁，補(bǔ)加5 mL鹽酸及少量水，電熱板上加熱數(shù)分鐘后取下，冷卻至室溫，移入50 mL容量瓶中。

（5）稱取載金炭試樣1 g，置于瓷坩堝中，加入不同量的砷標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入0.5 g硝酸鎂，上面再覆蓋0.5 g五氧化鎂，置于馬弗爐中，從低溫開始升溫至550℃，稍開爐門灼燒2～3 h至炭灼燒完全，取出冷卻，加入5 mL鹽酸，加熱至微沸，取下冷卻，定容于50 mL容量瓶。

1.3.2 統(tǒng)一采用以下方法測定

分取10 mL上清液于25 mL比色管中，加入2.5 mL濃鹽酸和2.5 mL硫脲-抗壞血酸溶液，用水稀釋至刻度，混勻，放置20 min。在最佳儀器條件下，以5%的鹽酸溶液為載流，以硼氫化鉀溶液為還原劑，以隨同的空白試驗(yàn)溶液為參比，測量試料中砷的熒光強(qiáng)度，從工作曲線上查出相應(yīng)的砷濃度。

1.3.3 工作曲線繪制

分別吸取0.00 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL砷標(biāo)準(zhǔn)溶液于50 mL容量瓶中，加入5 mL濃鹽酸，加入5 mL硫脲-抗壞血酸溶液，用水稀釋至刻度，混勻，放置20 min。在與試料溶液相同測定條件下，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 前處理過程討論

實(shí)驗(yàn)方案中的五種前處理方案的主要過程是：稱樣量、所用試劑、是否有冒盡硫酸煙、溶樣時(shí)間等，分別對(duì)其進(jìn)行比較，具體情況如表1所示。

表1數(shù)據(jù)表明，①采用硝酸、硫酸和氯酸鉀，硫酸煙無冒盡，所用的溶樣時(shí)間較長；②③都采用硝酸、硫酸作為前處理，稱樣量越少，溶樣時(shí)間越少；④采用硝酸、高氯酸，溶樣的時(shí)間最少；⑤采用MgO-Mg（NO3）2，所用的溶樣時(shí)間較長。

2.2 回收率試驗(yàn)

以下是對(duì)5種方案分別做了加標(biāo)回收試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，表2、3、4、5、6分別為方案①、②、③、④、⑤的回收率試驗(yàn)情況。

表1 5種前處理過程比較

表2 方案①回收率試驗(yàn)

表2數(shù)據(jù)表明，方案①回收率為90.5%～105%，顯示此方案是可行的。

表3 方案②回收率試驗(yàn)

表3數(shù)據(jù)表明，方案②回收率為49.47%～63.18%，可見采用硝酸-硫酸溶樣，硫酸煙冒盡時(shí)結(jié)果不穩(wěn)定且偏低。此外，硫酸冒煙時(shí)溫度較高，會(huì)對(duì)砷造成損失。

表4 方案③回收率試驗(yàn)

表4數(shù)據(jù)表明，采用硝酸-硫酸溶樣，炭末除盡后取下，試樣的回收率在100%～105%，顯示此方案是可行的。

表5 方案④回收率試驗(yàn)

表5數(shù)據(jù)表明，采用硝酸-高氯酸分解試驗(yàn)，回收率在97%～100.5%，顯示此方案是可行的。

表6數(shù)據(jù)表明，以MgO-Mg（NO3）2為保護(hù)劑，回收率在95%～138%，從數(shù)據(jù)上看此方案的結(jié)果較不穩(wěn)定。

表6 方案⑤回收率試驗(yàn)

3 結(jié)論

從前處理的過程及加標(biāo)回收試驗(yàn)，人們可以看出：（1）采用硝酸、高氯酸處理方式是最好的，時(shí)間少而且回收率好，但由于物料的特殊性，加入高氯酸具有一定的危險(xiǎn)性；（2）由于氯酸鉀具有很強(qiáng)的氧化性，與炭加熱時(shí)可能會(huì)發(fā)生爆炸，因此它也有一定的危險(xiǎn)，不建議采用這種處理方式；（3）采用硝酸、硫酸冒盡硫酸煙時(shí)結(jié)果會(huì)嚴(yán)重偏低；（4）采用MgO-Mg（NO3）2為保護(hù)劑，高溫灰化除炭，雖然成功解決了炭難消解、砷易揮發(fā)損失問題，但由于處理過程復(fù)雜，方法難以掌握；并且在處理過程中引入大量基體，導(dǎo)致檢測結(jié)果不穩(wěn)定；（5）采用硝酸、硫酸不冒盡硫酸煙，此前處理方案較容易掌握，不僅可以得到滿意的結(jié)果，同時(shí)也較安全。因此，本文建議采用硝酸、硫酸不冒盡硫酸煙為載金炭中砷的樣品前處理方式。

1 方 暉，鄧益群．高比表面積活性炭（HSAAC）對(duì)水中砷（Ⅲ）吸附眭能研究[J]．中國高新技術(shù)企業(yè)，2009，（8）：165-166.

2 郭莉霞，王遠(yuǎn)亮，辛 娟．痕量砷測定方法的研究進(jìn)展[J]．重慶大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，28（9）：124-128.

3 鄔春華，呂元琦，張 君，等．服藥動(dòng)物排泄物中微量砷的微波消解-氫化物發(fā)生原子熒光法測定[J]．分析測試學(xué)報(bào)，2004，23（1）：42-44.

4 張 強(qiáng)，劉永美.水中無機(jī)砷檢測技術(shù)的進(jìn)展[J].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，2005，26（5）：50-54.

Sample Pretreatment Program of Arsenic in Gold Loaded Carbon by AFS

Luo Xiufen
(Fujian Zijin Mining and Metallurgy Testing Technology Co., Ltd., Longyan 364000, China)

In this paper, two kinds of test schemes for the detection of arsenic in gold-bearing carbon - the pretreatment of sample preparation, namely, acid decomposition and high temperature roasting. Acid decomposition test mainly in the mixed sulfur and sulfuric acid and potassium chlorate, nitric acid mixed with nitric acid - perchloric acid mixed acid test; high temperature roasting carbon removal mainly magnesium nitrate - magnesium oxide test. Through the spiking test, the author discusses the feasibility of several schemes, it is suggested to use nitric acid, sulfuric acid does not exhaust sulfuric acid smoke for the gold loaded arsenic sample pretreatment.

atomic fluorescence method; loaded carbon; arsenic; sample pretreatment

O657.31；TQ424

A

1008-9500(2017)07-0012-03

2017-05-13

羅秀芬（1981-），女，福建連城人，工程師，研究方向：分析化學(xué)。