原子吸收光譜法測定地質(zhì)礦物中多種元素的含量研究

楊瑩芳，畢貞芳，周榮志

（山東黃金地質(zhì)勘查有限公司，山東 萊州 261400）

礦產(chǎn)資源的勘探一直是國家重點最關(guān)注的問題，其不僅關(guān)系到資源的充分挖掘，也是為現(xiàn)代建設(shè)提供能源的重要途徑。而對于地質(zhì)礦物中元素含量的測量工作就顯得尤為重要，也導(dǎo)致對于富含多種元素的礦物，如何準(zhǔn)確測量出其中蘊含的元素種類及含量成為了現(xiàn)階段地質(zhì)勘探中的重點研究問題[1]。傳統(tǒng)的化學(xué)滴定的方法對于操作的要求極高，特別是對于部分含量較低，種類較多的礦物，如果采用傳統(tǒng)的滴定方法測量，在元素測定階段需要進(jìn)行多次操作，且滴定溶液的濃度以及滴定手法都會對測量結(jié)果產(chǎn)生明顯影響。原子吸收光譜法有效解決了操作手法上的約束，通過對處理后溶液在不同光譜下的吸光值實現(xiàn)對元素含量的測定，具有更高的測量精度[2]。但值得注意的是，在對地質(zhì)礦物溶液進(jìn)行預(yù)處理時，對處理溶液濃度的選擇是影響測量結(jié)果的關(guān)鍵因素。如果處理不完全，元素?zé)o法完全溶解在溶液中，會導(dǎo)致測量結(jié)果偏低，而處理過度，會導(dǎo)致元素被過分置換或反應(yīng)，同樣會導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)誤差[3]。因此，加強對地質(zhì)礦物中多種元素含量測定的研究是十分必要的。

為此，本文提出原子吸收光譜法測定地質(zhì)礦物多種元素的含量研究，通過優(yōu)化對待處理溶液的預(yù)處理精度，提高測量的精確度，并以期通過本文，為地質(zhì)勘探過程中元素含量檢測工作提供有價值的參考。

1 實驗材料

1.1 實驗試劑及配制

分析純鹽酸：?=1.19g/mL；

分析純硝酸：?=1.42g/mL；

分析純過氧化氫：?=1.13g/mL。

固定液：稱取重鉻酸鉀0.5g，溶于5mL5%的硝酸溶液中，混合完全后稀釋至1000ml。

元素標(biāo)準(zhǔn)溶液：質(zhì)量濃度為1000μg/mL。

1.2 實驗儀器及指標(biāo)

原子吸收光譜儀ICE 3300（美國ThermoFisher),采用專利Stockdale雙光束系統(tǒng)，既有單光束的高能量，又有雙光束的穩(wěn)定性，靈敏度高，5PPM銅可獲得＞1.0Abs，精度高，F(xiàn)LAME＜0.3%，F(xiàn)URNACE＜1%；所有光學(xué)件石英鍍膜，且光室密封防塵、防腐蝕；可提供0.2nm，0.5nm，1.0nm等各檔狹縫；Stockdale雙光束系統(tǒng)；高色散率：1.5nm/mm@200nm；大混光器，空心陰極燈與氘燈以80：20混合調(diào)制，以獲得最佳能量匹配。采用Quadline四線氘燈扣背景，在其他同等背景條件下能實現(xiàn)校準(zhǔn)要求。在滿足使用條件的環(huán)境下，其特征濃度值與測量試料溶液的濃度值一致，測量允許的最大特征濃度值為0.050μg/mL。在標(biāo)準(zhǔn)運行環(huán)境下，對最高濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行吸光測量結(jié)果誤差穩(wěn)定平均吸光度值1%范圍內(nèi)，對最低濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度非0）進(jìn)行吸光度測量結(jié)果誤差穩(wěn)定在平均吸光度值0.5%范圍內(nèi)。工作狀態(tài)下形成的測量曲線在五等分標(biāo)準(zhǔn)下最大差值為0.85倍。

2 實驗預(yù)處理

2.1 試樣預(yù)處理

在進(jìn)行試樣元素含量測定之前，為了避免由于試樣干重的計量結(jié)果誤差對結(jié)果產(chǎn)生的影響，將試樣在105℃±5℃烘箱中進(jìn)行烘干處理，時間為lh，待完全冷卻后，對干燥后的試樣研磨處理，研磨標(biāo)準(zhǔn)為粒度小于等于0.074mm，這樣做的目的一方面是確保使用的樣品具有高度的均勻性，另一方面是避免粒度過大對稱量結(jié)果的影響。

2.2 繪制工作曲線

由于是對多元素含量的測定，因此需要對目標(biāo)元素分別配制標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液。為此，本文配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液如下。

2.2.1 鋅標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液

分別準(zhǔn)確移取1mL、2mL、5mL、8mL、10mL質(zhì)量濃度為1000μg/mL的鋅元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于100mL容量瓶中，并加入2.00mL重鉻酸鉀固定液，這樣做的目的是確保鋅元素不會被析出。將蒸餾水作為定容溶液，分別定容值100mL，充分混合后，得到濃度分別為0.01mg/mL、0.02mg/mL、0.05mg/mL、0.08mg/mL、0.1mg/mL鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.2.2 鎘標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液

分別準(zhǔn)確移取1mL、2mL、5mL、8mL、10mL質(zhì)量濃度為1000μg/mL的鎘元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于100mL容量瓶中，并加入2mL鹽酸，避免鎘元素沉淀。將蒸餾水作為定容溶液，分別定容值100mL，充分混合后，得到濃度分別為0.01mg/mL、0.02mg/mL、0.05mg/mL、0.08mg/mL、0.1mg/mL鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.2.3 鎂標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液

分別準(zhǔn)確移取1mL、2mL、5mL、8mL、10mL質(zhì)量濃度為1000μg/mL的鎂元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于100mL容量瓶中，并加入2mL過氧化氫，減少鎂元素反應(yīng)。將蒸餾水作為定容溶液，分別定容值100mL，充分混合后，得到濃度分別為0.01mg/mL、0.02mg/mL、0.05mg/mL、0.08mg/mL、0.1mg/mL鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.2.4 銅標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液

分 別 準(zhǔn) 確 移 取1mL、2mL、5mL、8mL、10mL質(zhì) 量 濃 度 為1000μg/mL的銅元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于100mL容量瓶中，并加入2mL鹽酸，避免銅元素轉(zhuǎn)化。將蒸餾水作為定容溶液，分別定容值100mL，充分混合后，得到濃度分別為0.01mg/mL、0.02mg/mL、0.05mg/mL、0.08mg/mL、0.1mg/mL銅標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.2.5 鐵標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液

分 別 準(zhǔn) 確 移 取1mL、2mL、5mL、8mL、10mL質(zhì) 量 濃 度 為1000μg/mL的鐵元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于100mL容量瓶中，并加入2.00mL重鉻酸鉀固定液，減少鐵元素轉(zhuǎn)化。將蒸餾水作為定容溶液，分別定容值100mL，充分混合后，得到濃度分別為0.01mg/mL、0.02mg/mL、0.05mg/mL、0.08mg/mL、0.1mg/mL鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.2.6 鈣標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液

分別準(zhǔn)確移取1mL、2mL、5mL、8mL、10mL質(zhì)量濃度為1000μg/mL的鈣元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于100mL容量瓶中，并加入2mL硝酸，減少鈣的反應(yīng)。將蒸餾水作為定容溶液，分別定容值100mL，充分混合后，得到濃度分別為0.01mg/mL、0.02mg/mL、0.05mg/mL、0.08mg/mL、0.1mg/mL鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液。

3 測試曲線確定

以上述準(zhǔn)備的標(biāo)準(zhǔn)溶液為基礎(chǔ)，以0濃度的溶液為基準(zhǔn)，用原子吸收光譜儀測試不同濃度溶液的曲線，結(jié)果如圖1所示。

圖1中對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線分別為

圖1 不同標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制結(jié)果

4 實驗結(jié)果

將上述得到的預(yù)處理溶液作為原子吸收光譜法測定前期的預(yù)處理溶液，對某冶煉廠產(chǎn)出的標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行含量測試。其中，樣品的重量為1.000g，其中含有的元素類型包括Cu、Fe、Mg、Zn、Co、Ca，以此為基礎(chǔ)，對比測量得到的含量結(jié)果與試樣實際含量之間的差異。結(jié)果如表1所示。

表1 原子吸收光譜法測定結(jié)果對比表/%

從表1中可以看出，原子吸收光譜法測定結(jié)果與試樣的實際含量之間的差異在0.001以內(nèi)，其中Cu、Zn、Ca元素的含量測定結(jié)果與實際值完全一致，具有較高的精確度。

5 結(jié)語

原子吸收光譜法在元素含量測定上具有明顯的優(yōu)勢，但進(jìn)行光譜分析前的溶液預(yù)處理效果與最終的測量結(jié)果直接相關(guān)，本文提出的原子吸收光譜法測定地質(zhì)礦物中多種元素含量研究中，通過對預(yù)處理溶液進(jìn)行擇優(yōu)，實現(xiàn)了對待測溶液的最佳處理效果，以此為基礎(chǔ)的對多種元素含量進(jìn)行測試，結(jié)果與實際值的擬合度達(dá)到0.999以上，測量結(jié)果精確度較高。