原子熒光分光光度法與原子吸收分光光度法測定銅礦石中的銅

畢貞芳，楊瑩芳，鄭 玄

（山東黃金地質勘查有限公司，山東 萊州 261400）

原子吸收分光光度法具備選擇性強的特點。由于原子的光感帶寬比較小，所以測試結果比較容易出現而且容易操作，甚至可以進行自動化檢驗[1]。還有反應速度快的特點，這兩個特點，所以能夠檢測出元素內部參數的變化。原子熒光法是用熒光劑染料或者能發出強熒光的元素所產生的光來對元素進行量化檢測。原子熒光法容易操作、檢測出結果快、重復穩定、特殊性強、反應速度快、對設備儀器的要求不苛刻等優點，目前廣泛應用于各項物質的檢測工作中。

銅是一種常見的與硫共生的元素。在自然界中主要形成硫化物,在強氧化條件下形成氧化物,在上述條件滿足的情況下，進行還原條件就可生成天然銅[2]。目前,在地球內已發現的銅礦物和含銅礦物種類繁多,成分復雜多變,所含元素繁多。這給其物化分析增加了困難。傳統方法分析結果的過程麻煩,過程中有很多變量，對結果影響嚴重,分析過程產生的廢料比較多且難處理,己不能滿足當前挖掘和生產情況。分光光度法一般來講操作簡單，檢測速度快，可以滿足礦石成分檢測的需求。本文對原子熒光分光光度法和原子吸收分光光度法對銅礦成分測定展開討論。

1 原子熒光分光光度法測定銅礦石成分

1.1 實驗準備

首先收集六種不同成礦機理的銅礦石，為搭建實驗做準備。準備質量濃度為1%濃度的硝酸溶液。重復三次實驗。精確地稱量1.0000g樣品，放于納米級聚四氟乙烯的反應容器中，再加入6ml王水和4ml的濃度為30%的過氧化氫溶液，密封之后將反應容器放入微波消解儀中加熱，加熱過程分為三個階段，第一階段30分鐘140℃，第二階段30分鐘160℃，第三階段25分鐘180℃，等待樣品完全溶解后，取出靜置至室溫。將樣品溶液轉入容量為25ml的實驗瓶中，用1%的硝酸溶液定容，將溶液搖勻備用。在實驗樣品的成分測定中和不含被測物質的樣品回收實驗中，均取0.50ml的未知檢測溶液，按樣品制備方法處理后測定。

1.2 實驗過程

將沒有記號的分子標記及富含胸腺嘧啶堿基的單鏈核酸分別溶解在堿性藥物生物過渡劑溶液中，50℃反應5分鐘，使分子標記的快速分解，加快分子標記與單鏈核糖核酸在監測元素還留存時生成反應物的速度。實驗溶液在恢復室溫的過程中，分子標記與富含胸腺嘧啶堿基的單鏈脫氧核糖核酸在銅存在時，通過特殊的結合形成雙螺旋結構，冷卻至室溫，加入0.50ml濃度為1×10-5mol/l的細胞核染料溶液并在室溫下反應8分鐘后，對樣品的熒光進行檢測。在所有檢測中，分子標記及脫氧核糖核酸的濃度均為1.8×10-7mol/l，銅濃度為 3.6×10-7mol/l。

銅溶液濃度不同時核酸染料及參比染料所對應的同步掃描熒光光度檢測原理見圖1。在沒有銅存在時，核酸染料及參比染料的熒光信號都很弱；當溶液中加入銅后，核酸染料及參比染料的熒光信號都顯著增強，且檢測元素的含量不同時，它們所對應的發光信號都有顯著的區別。由此說明，利用上述原理對銅含量檢測是可行的[3]。

圖1 檢測原理圖

過渡溶液的酸堿度既影響脫氧核糖核酸的結構生成，也能影響顯色染劑的顯色效果。本實驗用堿性藥物生物過渡劑溶液，考察不同酸堿度值的三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽過渡溶液對測定結果的影響。實驗結果表明，在過渡溶液的酸堿度值為7～9時，兩種顯色染料的熒光顯示度都是先增加，然后又降低，在酸堿度值為8.2時效果最好。檢測的反應時間也是影響兩種細胞有機物與銅形成回旋上升結構鏈條的影響因素之一。設計實驗檢測樣本的反應時長，實驗結果表明，反應時間在2到10分鐘內，核酸染料及參比染料的熒光強度均隨著反應時間的延長而增加，當反應時間超過10分鐘時，熒光顯色度不再增強，說明反應在10分鐘內即可完成。因此，本實驗選擇的反應時間為10分鐘，利用光感減少法對樣本進行確認。這樣就可以縮短工作時長。主要是利用檢測樣本與被檢測物質中的可反應原子觸碰后，熒光元素的顯色能力會減弱這一基本原理對要探測的元素含量進行測量。

2 原子吸收分光光度法測定銅礦石成分

2.1 實驗準備

因為銀對銅的干擾性較強，所以對含銀銅礦石中銅元素的含量檢測有一定的難度。目前常用原子吸收分光光度法對含銀銅礦進行檢測，需要解決銀對銅的干擾這一問題。

在實驗瓶中加入85ml銅溶液，注入濃度為8%的有機含硫化合物、硝酸溶液以及硫酸銅中性溶液，在400ml容量的玻璃容器中注入0.8ml上述銅處理溶液，分次注入20ml飽和硝酸溶液，在低于室溫的溫度下進行加熱，邊加熱邊加入5ml高氯酸，將加熱時間控制在2分鐘之內并盡量出現白煙，靜置到室溫，將溶液加水稀釋到25ml，再次加熱冒煙，靜置。在恢復到室溫的溶液中加入1ml濃度為8%有機含硫化合物，如果有白色固體出現，就加入濃度20%的氯化鐵溶液，至白色固體消失。靜置5分鐘，轉移至50ml的容量瓶中，定容，搖勻，靜置2小時以上至沉淀完全，取上層清液，按照儀器要求進行測定。

2.2 實驗過程

根據微波反應罐的容積等比例減少樣品數量和加入的酸性物質的數量。考慮到實際礦物中重金屬含量情況,當樣品中存在有鉀、鈉、鎂等雜質對銅礦的測定無顯著影響，見表1。當這些物質的濃度超過表中濃度時,可采用標準加入法消除干擾。

表1 干擾元素參數表

用逐層加入法判斷實際的實驗樣品是否合適，從校準曲線上查得濃度為X。再向實際試樣中加入標準量s,再進行測試,吸收值為B,從校準曲線上查得濃度為y。用下式計算實驗樣品中的含量。

用上述公式進行干擾元素的配置，逐層配置四種不同濃度的干擾元素溶液。再準備一份空白溶液用于調整濃度,在相同測定條件下逐個測試光的吸收度,用加入實際溶液濃度為橫坐標,相應的光吸收數值為縱坐標構建平面直角坐標系,生成的曲線反向延長和橫軸的交點即為試樣溶液中沒有檢測的元素的濃度。未檢測元素濃度與對應吸光度的關系,見下圖：

圖2 元素濃度與吸光度關系表

將等量的硝酸鈣，氯化鎂，硝酸鎂和氯化銫分別按上述實驗要求加入，經過對比試驗表明,硝酸鈣和氯化鈣的抗銀干擾效果比較好,且具有較高的反應度,并且能夠自動刪除對上一物質的反應記憶。硝酸鎂和氯化銫沒有提高反應度,經多次測驗,它們的光感度不穩定,呈現的圖像不穩定。

3 對比測定結果

原子熒光分光光度法測定銅礦石成分在酸堿值為7～9的范圍內，兩種熒光染料的熒光強度都是先增加，然后又降低，在酸堿度值為8.2時效果最好。反應時間在2到10分鐘內，核酸染料及參比染料的熒光強度均隨著反應時間的延長而增加，當反應時間超過10分鐘時，熒光強度趨于穩定，說明反應在10分鐘內即可完成。原子吸收分光光度法測定銅礦石中銅，消除銀干擾硝酸鈣和氯化鈣的效果比較好,具有較高的反應度,并且能夠自動刪除對上一物質的反應記憶。綜上，針對銅礦石中的不同成分，兩種方法有各自的好處和弊端，實際工作中可以適當的結合起來使用。

4 結語

隨著工業經濟的不斷發展，銅礦行業在經濟發展中的地位越來越重要。銅礦中的非銅元素的種類很多，所以對銅礦樣品中銅進行化學定量檢測有一定難度。本文分別討論了用原子吸收分光光度法和原子熒光光度分析法檢測銅礦中的銅，兩種方法檢測要求條件，樣品處理方法不同，各有利弊。希望本文的實驗思想可以為礦產業的發展提供新思路。