冷原子吸收光譜法測定銅磁鐵礦中汞

廖桂平

（深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司韶關冶煉廠，廣東 韶關512024）

1 引言

汞是一種高毒害性的元素，據文獻記載冷原子吸收光譜法可對地面水和土壤中的痕量汞[2，3]、礦石、食品等樣品檢驗。本試驗針對銅磁鐵礦的特性，采用氟化銨除去大量的硅，逆王水分解樣品，以硫酸-高錳酸鉀溶液穩定Hg2+在試液中的離子價態，用氯化亞錫將二價汞還原為金屬汞，通過一系列的條件試驗，建立了冷原子吸收光譜法測定銅磁鐵礦中汞的分析方法。該方法簡單、快速、準確，適宜于銅磁鐵礦中汞的測定。

2 試驗部分

2.1 試劑與儀器

制備溶液和分析用水均為離子交換二次水。

①鹽酸（ρ1.19g/mL），優級純。

②硝酸（ρ1.42g/mL），優級純。

③硫酸（ρ1.84g/mL），優級純。

④鹽酸（1+1）。

⑤硫酸（1+1）。

⑥混合酸：鹽酸＋硝酸（1+3）。

⑦高錳酸鉀溶液（25g/L）。

⑧氟化銨溶液（200g/L）。

⑨硝酸-重鉻酸鉀溶液：稱取0.5g 重鉻酸鉀，用水溶解后加入50mL 硝酸②，移入1000mL 容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

⑩氯化亞錫溶液（100g/L）：稱取10g 氯化亞錫，溶解于40mL 鹽酸④，移入100mL 容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

?汞標準貯存溶液：稱取0.1354g 預先干燥的二氯化汞（WHgCl2≥99.95%），加入5mL 硝酸②及少量水，微熱溶解后，移入1000mL 容量瓶中，用硝酸-重鉻酸鉀溶液⑨稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL 含100μg 汞。

?汞標準溶液：移取10.00mL 汞標準貯存溶液?于100mL 容量瓶中，用硝酸-重鉻酸鉀溶液⑨稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL 含10μg 汞。

?汞標準溶液：移取2.00mL 汞標準溶液?于200mL 容量瓶中，用硝酸-重鉻酸鉀溶液⑨稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含0.1μg 汞（溶液用時現配）。

?余汞吸收液：每100mL 溶液中含4mL 高錳酸鉀⑦和6mL 硫酸⑤。

?F732-VJ 型冷原子吸收測汞儀（上海華光儀器儀表廠）。

2.2 試驗方法

移取一定量的汞標準溶液?于50mL 容量瓶中，加入2mL硫酸⑤，加入1 滴高錳酸鉀溶液⑦，用水稀釋至刻度，混勻。吸取此溶液5.00mL 放入汞還原瓶中，加入1.0mL 氯化亞錫溶液⑩，迅速蓋上還原瓶磨口塞，接通測汞儀氣路，在測汞儀上讀取最大測量值。

3 試驗結果與討論

3.1 硫酸濃度對測定汞的影響

于50mL 容量瓶中加入一定量的汞標準溶液?，分別加入不同量的硫酸⑤，以下步驟按上述試驗方法進行操作，試驗結果見表1。

表1 硫酸濃度與吸光度的關系

從表1結果可見，在1%～8%（體積分數）的硫酸介質中汞的吸光度值基本一致，對測定汞無影響。試驗選擇2%（體積分數）的硫酸作為測定介質。

3.2 高錳酸鉀對測定汞的影響

于50mL 容量瓶中加入一定量的汞標準溶液?，加入2mL硫酸⑤，然后分別滴入不同量的高錳酸鉀溶液⑦，按上述試驗方法進行操作，結果見表2。

表2 高錳酸鉀與吸光度的關系

由表2結果可見，高錳酸鉀溶液用量在1d～4d 之間不影響汞的測定。由于本試驗選擇氧化性比較強的逆王水溶樣，能更好地穩定Hg2+在試液中的離子價態，經反復試驗證明，在2%硫酸介質中，加入高錳酸鉀溶液⑦作為保護劑時，其加入量只需1d 即可滿足測定要求。

3.3 氯化亞錫用量

在50mL 容量瓶中加入一定量的汞標準溶液?，加入2mL硫酸⑤，加入1d 高錳酸鉀溶液⑦，用水稀釋至刻度，混勻。吸取5.0mL 試液放入汞還原瓶中，加入不同量的氯化亞錫溶液⑩，按上述試驗方法進行操作，結果見表3。

表3 氯化亞錫用量與吸光度的關系

由表3結果可見，氯化亞錫溶液用量在0.5～3.0mL 之間對測定汞沒有影響，試驗選擇氯化亞錫溶液⑥加入量為1.0mL。

3.4 放置時間

移取一定量的汞標準溶液?于50mL 容量瓶中，加入2mL硫酸⑤，加入1d 高錳酸鉀溶液⑦，用水稀釋至刻度，混勻。將待測溶液間隔不同時間按上述試驗方法進行測定，結果見表4。

表4 放置時間與吸光度的關系

由表4結果可見，待測含汞溶液在24 小時內吸光度值均很穩定。考慮到試樣溶液中可能含有還原性物質，為了穩定Hg2+在試液中的離子價態，試驗選擇在加入保護劑高錳酸鉀溶液后充分反應半小時后的當日測定。

3.5 工作曲線線性

分別移取0.00mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL 汞標準溶液?于一組50mL 容量瓶中，按上述試驗方法進行操作，以試劑空白溶液為零點，測量標準系列溶液的吸光度，結果見表5。以汞標準溶液濃度（ug/mL）為橫坐標，測得吸光度為縱坐標，繪制工作曲線，見圖1。

圖1 工作曲線

表5 工作曲線線性

3.6 共存元素干擾試驗

據文獻報道，冷原子吸收法測定汞時，K、Na、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Al、Co、Ni、Fe、Cu、Cr、Mn、V 不干擾測定，少量的Pb、Ge 也不干擾測定。在還原介質中，還原成單質的硒、碲、鉍能攜帶汞形成汞齊抑制汞的揮發。

銅磁鐵礦樣品中主要含有Fe、Si、Cu、Ca、Mg、Al、S、P、Ti、Mn、Pb、Zn 等元素[1]。按測定樣品溶液中可能存在元素的最高含量加入共存元素，然后加入一定量的汞標準溶液，以分取體積10mL 測定體積為50mL 時進行測定，結果見表6。

表6 共存元素干擾試驗

由表6結果可見，上述樣品溶液中共存元素最高含量對汞的測定無影響。

3.7 樣品分解方法的選擇

銅磁鐵礦中二氧化硅含量高，試驗采用氟化銨除去大量的硅；考慮到銅磁鐵礦中硫含量不高，試驗選擇氧化性比王水更強的逆王水分解樣品，試驗結果表明，逆王水不僅能有效地分解樣品，而且能更好地穩定Hg2+在試液中的離子價態，在加入保護劑高錳酸鉀溶液時，只需加入1d 就能滿足測定要求。

由于汞是易揮發元素，由于汞是易揮發元素，因此本試驗考察了溶樣體積和溶樣溫度對測定結果的影響。

3.7.1 溶樣體積對測定結果的影響

由于汞的易揮發性，本試驗在加入混合酸后，先常溫反應2min，再置于電熱板低溫處加熱溶解完全至一定體積：方案一，加熱溶解至體積約1mL 至干，銅磁鐵礦1#樣品測定結果約為0.00010%；方案二，加熱溶解至體積5mL 以上，銅磁鐵礦1#樣品測定結果均為0.00026%或0.00027%；因此本試驗要求150mL 的燒杯加熱溶解完全至體積5mL 以上。

3.7.2 溫度對測定結果的影響

按試驗方法，本試驗選用5 種樣品做了不同溫度下溶解樣品的試驗。結果見表7。

表7 溶樣溫度的影響

由表7結果可見，本試驗溶樣方法測定結果與不同溫度下測定結果一致，滿足測定要求。

4 分析步驟

4.1 試料

按表8稱取試樣，精確至0.0001g。

表8 稱取試樣量和分取試液體積

表9 精密度試驗(n=11)

4.2 測定

將試料（4.1）置于150mL 燒杯中，加入3mL 氟化銨溶液⑧，加入10mL 混合酸⑥，蓋上表面皿，待反應約2min 后，置于電熱板低溫處加熱溶解至體積5～8mL（不能蒸干），取下稍冷。加入去離子水約30mL，煮沸1～2min 驅除氮的氧化物，取下冷至室溫，移入50mL 容量瓶中，以去離子水定容，混勻，澄清，得到溶液A。

按表8分取試液于相應體積的容量瓶中，加入去離子水約30mL，加入相應體積的硫酸⑤，加入1d 高錳酸鉀溶液⑦至溶液呈紫紅色，搖勻，保持30min，以去離子水定容，混勻。

取5.00mL 溶液A 于還原瓶中，加入1.0mL 氯化亞錫溶液⑩，迅速蓋上還原瓶磨口塞，接通測汞儀氣路，測量其吸光度，余汞吸收。

5 精密度試驗

按分析步驟分別對銅磁鐵礦1#、2#、3#、4#、5# 樣品進行11 次獨立測定，結果見表9。

6 加標回收試驗

按分析步驟分別對銅磁鐵礦1#、5#樣品加入一定量的汞標準溶液，進行汞的加標回收試驗，結果見表10。

由表10 結果可見，試樣加標回收率為96.00%～102.00%，滿足分析要求。

表10 加標回收試驗

7 結論

本試驗結果表明，采用冷原子吸收光譜法測定銅磁鐵礦中的汞含量，靈敏度高，選擇性好，簡便快速，易于推廣，方法的精密度和準確度能滿足測定要求。