ICP-AES測定冶煉副產(chǎn)品碳酸鋅中砷量

呂茜茜

（銅陵有色金屬集團(tuán)控股有限公司技術(shù)中心，安徽 銅陵 244000）

1 引言

冶煉副產(chǎn)品碳酸鋅是生產(chǎn)工業(yè)電鋅的重要原料之一，其成分較復(fù)雜。碳酸鋅產(chǎn)品指標(biāo)中，還沒有對元素砷的相關(guān)要求，但在大多貿(mào)易結(jié)算中，已對其砷元素的含量提出了嚴(yán)格的要求，因此，研究砷元素的分析方法，對設(shè)計次氧化鋅及電鋅工藝以及提高成品質(zhì)量具有重要意義［1］。

目前，堿式碳酸鋅中砷量的測定一般采用分光光度法［2］，測定周期長、工作效率低；同時，冶煉副產(chǎn)品碳酸鋅中砷元素的測定，國內(nèi)尚未見相關(guān)文獻(xiàn)報道。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法具有基體干擾小、分析線性范圍廣、靈敏度高、檢出限低等眾多優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于材料、環(huán)境、地質(zhì)礦產(chǎn)等行業(yè)微量元素的測定［3-8］。本文考察了電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀的高頻功率、輔助氣流量、霧化器壓力、泵速等工作條件與樣品消解方法及酸的用量，討論了介質(zhì)、共存離子對砷測定結(jié)果的干擾情況，建立了電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定冶煉副產(chǎn)品碳酸鋅中砷量的方法，可滿足日常檢測的需要，具有推廣應(yīng)用價值。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

2.1.1 儀器設(shè)備

Prodigy 7 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（美國利曼公司）

2.1.2 試劑

三氧化砷基準(zhǔn)試劑；純氬（（Ar）≥99.99%）。

實(shí)驗(yàn)用鹽酸（ρ=1.83 g/mL）、硝酸（ρ=1.42 g/mL），均為分析純試劑，實(shí)驗(yàn)用水為高純水。

砷標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000 μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）。

系列標(biāo)準(zhǔn)溶液：分別移取0、0.20 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、5.00 mL、10 mL砷標(biāo)準(zhǔn)溶液（100.0 μg/mL）于100 mL容量瓶中，加入5 mL鹽酸，用水稀釋至刻度，混勻。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

稱取0.2 g試樣（精確至0.0001 g）置于250 mL燒杯中，加入15 mL鹽酸、5mL硝酸于電熱板上，蓋上表面皿加熱至樣品完全溶解，取下冷卻，加入10 mL鹽酸，在電熱板上加熱使鹽類溶解后，用水沖洗杯壁、表面皿，繼續(xù)加熱片刻，取下冷卻；將試液移入200 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。隨同試樣做空白試驗(yàn)。

于電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀上，在選定的最佳儀器工作條件下，測定試液與標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的光譜強(qiáng)度，按照工作曲線法計算出試樣中砷含量。

3 結(jié)果與討論

3.1 儀器工作條件的選擇

選擇1μg/mL砷標(biāo)準(zhǔn)溶液作為考察對象。改變單一變量，固定其他變量，測定砷標(biāo)準(zhǔn)溶液的信號：發(fā)射功率范圍為1000～1200 W；蠕動泵泵速范圍為1.2～2.0 mL/min；霧化器壓力范圍為30～60 PSI；積分時間范圍為30～90 s。在綜合考慮砷元素信號值的強(qiáng)弱及背景信號高低，確定儀器最佳工作參數(shù)，結(jié)果見表1。

表1 儀器工作參數(shù)

3.2 分析譜線的選擇

在表1儀器工作參數(shù)下，測定砷標(biāo)準(zhǔn)溶液（1μg/mL）中砷元素多條譜線的強(qiáng)度。結(jié)果見表2，最終選擇189.042 nm作為砷分析譜線。

3.3 稱樣量的選擇

按照實(shí)驗(yàn)方法，只改變樣品稱樣量，測定1#冶煉副產(chǎn)品碳酸鋅樣品中砷元素的含量，結(jié)果見表3。

表3 稱樣量的選擇 %

3.4 試樣分解方法的選擇及介質(zhì)試驗(yàn)

按照實(shí)驗(yàn)方法，對1#冶煉副產(chǎn)品碳酸鋅樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。只改變酸用量及種類，即Ⅰ：只加入15mL硝酸；Ⅱ：只加入15 mL鹽酸；Ⅲ：加入15 mL鹽酸、5 mL硝酸，結(jié)果見表4。

表4 溶樣方式對比 %

從表4可看出，加入混合酸溶樣效果最好。

選擇砷標(biāo)準(zhǔn)溶液（2 μg/mL）作為研究對象，向其中加入一定量鹽酸，使酸度分別為5%、8%、10%、15%，其他條件不變，測定砷元素的濃度見表5。

表5 酸度對砷測定結(jié)果的影響 μg/mL

從表5結(jié)果可以看出，酸度對于測定結(jié)果影響不大。本試驗(yàn)選擇酸度為5%。

3.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性和檢出限

砷元素的含量在0～10μg/mL 范圍內(nèi)，其線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)為0.9996，符合分析要求。根據(jù)儀器選定的譜線及工作條件下，對空白溶液進(jìn)行11次測定，以其3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計算方法的檢出限，實(shí)驗(yàn)中冶煉副產(chǎn)品碳酸鋅中砷的檢出限為0.003 μg/mL。

3.6 共存元素干擾試驗(yàn)

冶煉副產(chǎn)品碳酸鋅中主要存在元素為鋅、銅、鐵、鈉、鎘、砷等，對冶煉副產(chǎn)品碳酸鋅進(jìn)行普查，砷含量在0.02%～8.0%，根據(jù)上述雜質(zhì)元素干擾上限，按最小稀釋倍數(shù)（稱取0.1 g，定容于100 mL容量瓶），計算出測定溶液中雜質(zhì)元素的干擾量，見表6。

表6 干擾元素含量

表6和表7結(jié)果表明，上述共存干擾元素對0.20 μg/mL和2.00 μg/mL As的測定基本無影響。

表7 共存元素影響

3.7 精密度試驗(yàn)

在選定的譜線和儀器工作條件下，對1#、2#冶煉副產(chǎn)品碳酸鋅樣品分別平行測定11次，結(jié)果如表8。

表8 精密度試驗(yàn)（n=11）

表8實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，本方法的重復(fù)性和精密度都較好。

3.8 回收率試驗(yàn)

選取1#冶煉副產(chǎn)品碳酸鋅樣品進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，在該樣品中分別加入一定量的砷標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果見表9。

表9 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表9實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，加標(biāo)回收率在99.87%～101.3%，回收率較好。

3.9 方法比對

按照本文實(shí)驗(yàn)方法測定1#冶煉副產(chǎn)品碳酸鋅樣品，并將測定結(jié)果與分光光度法［2］的測定結(jié)果進(jìn)行對比。從表10可以看出，ICP-AES法測定結(jié)果與分光光度法無明顯差異；表明采用ICP-AES法測定冶煉副產(chǎn)品堿式碳酸鋅中砷結(jié)果準(zhǔn)確。

表10 不同方法的分析結(jié)果比對

4 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)表明，本方法較分光光度法等方法具有操作簡單、準(zhǔn)確度高、精密度好等特點(diǎn)，是一個較理想的測定冶煉副產(chǎn)品碳酸鋅中砷含量的方法，可推廣于貿(mào)易結(jié)算和實(shí)際生產(chǎn)中。