光電直讀光譜法測定純金中12種雜質元素

邱川 周雄飛 張輝 鄭偉如

摘要：采用光電直讀光譜法測定純金中12種雜質元素，實驗考察了沖洗時間、預燃時間和積分時間等儀器工作條件對雜質元素測定的影響，并確定了各雜質元素的最佳分析譜線。方法的檢出限為0.39～1.55 mg/kg，精密度為1.40 %～7.44 %，4個純金樣品本方法測定結果與ICP-AES法測定結果基本一致，準確度與精密度良好。該方法進一步簡化了樣品預處理過程，提高了檢測效率，適合大批量純金樣品的分析測定。

關鍵詞：光電直讀光譜法;純金;雜質元素;檢出限;分析譜線

中圖分類號：O657.31文獻標志碼：A

文章編號：1001-1277（2020）08-0091-04doi：10.11792/hj20200818

引 言

黃金作為一種稀有貴金屬，自古以來被視為五金之首，號稱“金屬之王”。黃金作為一種不可或缺的原料廣泛應用于航天、航空、化工、電子等高新技術產業。黃金無論作為金屬飾品、工業原料，還是作為避險、保值工具，深受世人的青睞[1]。近年來，黃金造假事件屢見報道，其中鍍金、包金、添加鎢銥等手段最為突出，給國內黃金市場造成較惡劣的影響。

“假黃金事件”已引起相關部門的重視，國家出臺了一系列黃金測試方法，如密度法、火試金法、原子吸收光譜法、原子發射光譜法、電感耦合等離子體發射光譜法等[2-7]。密度法通過分析金屬的密度來判斷黃金的純度，若在黃金中摻入與其密度相近的金屬銥時，該方法無法獲得準確的測定結果。原子吸收或發射光譜法、電感耦合等離子體發射光譜法等能夠獲得準確的測定結果，但前處理步驟復雜、試劑消耗量大、分析時間長，對分析人員要求高;X射線熒光光譜法分析純度低于99.9 %的樣品時，能夠獲得滿意的測定結果，但分析純度較高的黃金（純度99.9 %及以上）樣品時，準確度和精密度稍差[8-10]。DC ARC發射光譜法測定純金中的雜質元素[11]，前處理步驟稍顯復雜，應用領域僅限于金粉、海綿金和金錠產品。本文采用一種操作簡單、精密度高、結果準確、可靠的分析方法——光電直讀光譜法測定純金中的12種雜質元素。

1 實驗部分

1.1 儀器及設備

OES 1000火花光電直讀光譜儀（江蘇天瑞儀器股份有限公司），其工作條件為：室溫20 ℃～25 ℃，濕度≤ 70 %，氬氣純度≥99.999 %，氬氣壓力0.2 MPa;鎢棒作為激發電極（陰極），鎢棒尖端與分析樣品的距離3 mm，工作時氬氣流量3.5 L/min，待機時氬氣流量0.5 L/min，沖洗時間8 s，預燃時間8 s，積分時間 6 s。

1.2 標準物質

有證純金光譜標準樣品：Au1～Au6（w（Au）=99.792 0 %～99.996 2 %，成都印鈔有限公司），6 mm×100 mm。

1.3 實驗方法

截取長20 mm的樣品，表面經無水乙醇清洗后，用油壓機壓制成片。油壓機壓力為40 t、保壓時間為10 s。壓制成型后的樣品表面光潔，直徑大于20 mm，厚度不小于0.2 mm，將平整光潔的上表面作為測試面。在儀器狀態和激發氣氛穩定的條件下，將預處理后的樣品放在測試激發臺上（火花臺孔徑為10 mm）測定，每個樣品取不同點測定3次，結果取平均值。已激發的片狀樣品重復使用時，須用金相砂紙打磨掉激發斑點，然后用無水乙醇清潔表面，油壓機上重新壓制。

2 結果與討論

2.1 儀器工作條件

實驗選用Au6標準樣品，考察儀器的沖洗時間、預燃時間和積分時間對雜質元素強度的影響，計算強度測定結果的相對標準偏差，以強度相對標準偏差為依據進行最佳條件的選擇。

2.1.1 沖洗時間

光電直讀光譜法分析測定樣品時，要保證樣品激發腔內為高純氬氣環境，樣品在分析前要進行吹氬實驗。在預燃時間和積分時間固定的前提下，考察沖洗時間（4～10 s）對雜質元素強度的影響。結果表明：沖洗時間達到6 s時，Mn、Fe、Cr、Ni等8種雜質元素的強度趨于穩定;沖洗時間達到8 s時，Bi、Sb、Pd和Sn元素的強度趨于穩定;沖洗時間超過8 s時，Cu、Ag、Mn等6種雜質元素的強度穩定性變差。為了保證各雜質元素均能取得較好的激發效果，實驗選擇吹氬沖洗時間為8 s。

2.1.2 預燃時間

為了保證分析結果的準確性，一般要求強度達到穩定狀態后開始曝光、積分，實驗考察了預燃時間對雜質元素強度的影響。固定沖洗時間和積分時間，同一預燃時間條件下測定6次，結果見表2。

由表2可知：預燃時間小于4 s時，雜質元素強度的相對標準偏差較大;預燃時間超過6 s時，雜質元素的強度趨于穩定;預燃時間超過8 s時，Cr、Ni、Fe等雜質元素的強度相對標準偏差增加。為了保證各雜質元素均能取得較好的激發效果，實驗選擇預燃時間為8 s。

2.1.3 積分時間

固定沖洗時間為8 s，預燃時間為8 s，在不同積分時間下，對樣品激發6次，結果見表3。

由表3可知：積分時間小于4 s時，雜質元素的強度相對標準偏差大;積分時間為5 s或6 s時，大部分雜質元素的強度開始穩定，強度相對標準偏差較小;積分時間超過6 s后，Cu、Fe、Ni等雜質元素的強度相對標準偏差增加。綜合考慮，實驗選擇積分時間為6 s。

2.2 分析譜線的選擇

各雜質元素選擇2～3條靈敏度較高的譜線，比較雜質元素譜線的靈敏度和譜線干擾情況，確定靈敏度較高、譜線干擾小、信噪比高的譜線為分析譜線。各雜質元素的分析譜線見表4。

2.3 標準工作曲線繪制

在儀器狀態和激發氣氛穩定的條件下，將預處理后的標準樣品放在測試激發臺上，每個樣品取不同點測定3次，結果取平均值。以雜質元素相對強度為縱坐標，質量分數為橫坐標建立標準工作曲線。以高純金（w（Au）≥99.999 %）為空白基體，測定11次，以3倍標準偏差計算檢出限（見表5）。

3 結 語

采用光電直讀光譜法測定純金中12種雜質元素，其預處理簡單，不涉及酸，每個樣品測定時間僅需22 s，檢出限低、精密度和準確度好，檢測效率高，符合生產企業和檢測機構的快速測試需求，具有良好的推廣應用價值。

[參 考 文 獻]

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