原子吸收法在地礦水土檢測中的應用

肖畢芳(新疆地礦局第一水文工程地質大隊實驗測試中心，新疆 烏魯木齊 830000)

0 引言

在人類生存發展中，需要有物質的支持。在地質礦產行業發展中，需要對其水體進行檢測，以能夠了解地質中所存在的不同礦產。原子吸收法屬于常用地礦檢測方法，在應用中具有較高靈敏度、較強選擇性以及廣泛分析范圍等優勢，因此在地礦水土檢測中的應用較為廣泛[1]。為能夠實現對地礦水土中所含有金屬元素含量的分析，科學評估相應的地質形態，本次選用活性炭吸附火焰原子吸收法，實現對地礦水土的檢測分析。

1 活性炭吸附火焰原子吸收法應用原理

原子吸收法在地礦水土檢測中具有重要應用價值，目前存在的應用類型主要為石墨爐法、氫化物法以及火焰法等，不同方法應用中也各具優劣，其中應用最為成熟的是火焰法，應用范圍最為廣泛；石墨爐法在應用中，范圍比較小，同時檢查效率也偏低，通常是在火焰法檢測結果無法滿足實驗要求情況下，才會選擇石墨爐法繼續檢測；氫化物法不但具備有較高的靈敏度，也可以實現對火焰法應用中存在的缺陷進行彌補[2-3]。最為重要的是能夠實現分析結果的自動化管理，所以更加適合應用在微量元素檢測中。在原子吸收法應用中，所存在的特點主要為三方面：第一，分析范圍廣。截止到目前發現的原子吸收法應用方法有70多種，可以實現對低含量元素、微量元素以及主量元素等幾乎所有元素的檢測，也能夠實現對大部分有機物質以及非金屬元素的檢測，存在非常廣泛的分析范圍[4]；第二，選擇性強。原子吸收帶寬比較窄，因此具備有比較快的檢測速度，也能夠實現自動化操作；第三，靈敏度高。在地質水土檢測中，原子吸收法的應用也具備有比較高的靈敏度，且在應用過程中能夠實現對元素ppm的監測，也能夠確定相應的ppb數量級濃度范圍[5]。從這一點可以看出存在有較高靈敏度，并且操作便利，可以顯著提升監測速度，以能夠實現對地礦水土環境的有效檢測。本次研究以火焰法原子吸收法為例，對其應用展開分析。

地礦開發中，檢測分析地質中的多種礦物元素含量具有重要意義。活性炭吸附火焰原子吸收法在地質實驗檢測中的應用，能夠快速分析地質中的金屬含量，因此這一方法可以廣泛應用在金屬含量測定和金屬生產中。通常金屬含量檢測中分為三個步驟，分別為：第一，分離金屬，去除雜質；第二，富集金屬元素，在活性炭吸附法的應用下實現對金屬元素的富集；第三，富集金屬元素后檢測含量，也就能夠在原子吸收法的應用下檢測金屬元素含量。在整個實驗檢測過程中，活性炭吸附火焰原子吸收法的應用不但成本低，同時檢測速度較快，存在較高分析效率。最為重要的是環境污染率較低，存在有較高回收率[6]。比如在地質礦產中金含量檢測中，也可以采用火試金法，即為在礦石中加入溶劑進行熔煉，雖然具有較高分析準確率，這一方法適用性比較廣泛，但是存在較大的環境污染性和毒性，所以通常情況下并不會選用這一方法。其中原子吸收法檢測過程如圖1所示。

圖1 原子吸收法檢測過程

2 實驗研究

2.1 儀器設備及試劑

本次實驗研究選用的儀器設備具體如表1所示。另外還需要準備好鹽酸、高錳酸鉀、硝酸、氯化鈉等化學試劑，全部都是分析純。本次實驗以分析地質中的金含量為研究對象，金標準溶液即為10%王水介質，配制不同濃度的金溶液，分別吸取后制備成為不同質量濃度的金標準工作溶液，本次溶液濃度分別 為：8.00 mg/mL、5.00 mg/mL、3.00 mg/mL、1.00 mg/mL、0.50 mg/mL以及0.00 mg/mL。在實驗過程中的燈電流設置為7 mA、波長為243.0 nm，空氣壓力為150 kPa。

表1 本次研究選用的儀器設備

2.2 實驗方法

2.2.1 樣本預處理

實驗前先要對樣本實施預處理，在實驗中精密儀器設備的應用下精確稱取10 g煤渣樣品，完成后放置在瓷坩堝內，連同瓷坩堝一起放到馬弗爐內對其進行灼燒，灼燒溫度設置為500 ℃，灼燒時間4 h左右，結束后即可以對其冷處理。將其最終生成物放置到聚四氟乙烯燒杯中，并加入少量純凈水及14 mL容量混酸，處置完畢后將其放置到加熱板上實施加熱消解。在以上混合物徹底消解后，仔細觀察，且需要對其進行加熱蒸發，直到近乎干燥即可。完成以上操作后定量在50 mL容量燒杯或50 mL比色管中實施轉移，便于進行樣品稀釋。樣品稀釋中，加入實驗水將其稀釋到100倍容量體積后，并將1%鹽酸加入其中，等待檢測。

在以上處理過程中，選取的是地質勘察中的煤渣，準確稱取活性炭樣品10 g，在50 mL燒杯中將樣品和15 mL容量5%鹽酸溶液進行混合。在針對燒杯中溶液進行稀釋的時候，采用去離子水稀釋到25 mL，整個過程一定要非常小心，以免出現意外。最后將其在火中煮沸5 min后冷卻，進而對最終產物進行過濾以及洗滌，合并成為濾液后稀釋到50 mL即可，等待檢測。

2.3 結果分析

在以上實驗后所得結果即為，加標回收率為97.3%～103.5%。測量過程中嚴格依照國家標準物質規范，實現對實驗樣品的準確度以及精密度檢測。在活性炭吸附火焰原子吸收法應用中，發現最終檢測結果測定值和標準值均存在一致性，由此可見這一方法在應用中存在較高的實驗準確度以及精確度。

3 討論

通過以上實驗研究可以看出，活性炭吸附火焰原子吸收法在地質金元素檢測中，存在較高檢測準確度和精密度。這一方法在應用中，相應的原理為：金和非氧化性酸間不會發生反應，另外對于濃硫酸、濃硝酸等氧化性酸也不會出現強烈反應，在此情況下只能夠對其實施王水溶解。因此在地礦中金檢測中，首先需要采用王水對金實施分解。金在溶液中的存在形式，主要為一價金離子以及三價金離子。其中前者容易出現歧化反應，進而也就會生成三價金離子以及單質金，因此通常情況下溶液中金離子存在形式都是三價金離子，但是這一存在形式存在較大絡合傾向，所以最終的存在形式為絡合陰離子形式[7]。在王水溶解溶液中，采用活性炭吸附法進行分析，即能夠通過活性炭吸附柱實現對大量金元素的吸附，也能夠實現活性炭灰化，針對溶液中溶解的少量金可以實施定容處理。在以上工作完成后，即可以實施火焰原子吸收法分析，針對金含量采用分光光度計實施檢測。在以上實驗過程中，均存在有較高的檢測和分析效率，簡而言之也就能夠有效檢測地質中的金含量。

在實驗研究中也需要認識到，存在有部分干擾離子，會直接影響到實驗結果，因此也需要針對干擾離子實施處理。比如如果是鐵離子，可以采用蒸干共沸去除雜質布置、增加洗滌雜質布置等方法對其實施處理。不但要針對干擾離子實施處理，為提高實驗結果準確性，也需要注重實現對其他影響因素的防范。比如在熔燒過程中，因為金的熔點以及沸點均較高，因此不會出現揮發損失，然而在此過程中也需要合理控制焙燒溫度，主要是因為在焙燒過程中，如果溫度過高容易出現金礦樣品黏結，如果是為了去除雜質，所采用的焙燒方法為分段焙燒。即為在金礦樣品焙燒中，首先需要對其進行低溫焙燒，將其中存在的部分雜質去除后可以進行高溫焙燒，在這一方法應用下不但可以有效去除金礦樣品中的雜質，也有助于進一步提高測量精確度[8]。在針對金礦樣品中的金實施分離和富集中，必須要確保王水的量足夠，以能夠確保實現充分溶解，將足量的活性炭在吸附柱制作中加入其中，以能夠確保在富集操作中得到良好的吸附效果。最后，減壓抽濾中負壓控制要合理，以免負壓過高導致出現吸附不完全情況，影響實驗檢測效果。只有實現對實驗過程中相關影響因素的有效控制，才能夠為其測定結果準確性提供有效保障。

4 結語

綜上，在地礦水土檢測中，針對金元素實施檢測和分析，不管是在開采中還是在數據采集中均具有重要應用價值。活性炭吸附火焰原子吸收法在金含量檢測中的應用，可以將其分成兩種，分別為活性炭動態吸附以及靜態吸附，兩種方法在應用中均存在較高的檢測準確性和精確性。并且這一方法在應用中操作簡單便捷，成本不高，也存在有較高的可回收率，不會造成嚴重的環境污染，毒性非常小，因此應該得到廣泛應用，以能夠為地礦水土檢測中的金含量檢測提供有效的技術支持。