直接灼燒ICP-AES法測定活性炭中金鈀鉑的含量

摘 要：本文研究了活性炭經過馬弗爐直接灼燒，王水溶解，通過ICP-AES法測定活性炭中金、鈀、鉑元素的分析方法，進行了儀器最佳分析條件的選擇，考察了不同灼燒方式、時間對測定的影響，探討了灼燒過程中金、鈀、鉑質量的變化。試驗結果表明：在選定條件下，元素金、鈀、鉑幾乎沒有損失，金、鈀、鉑的精密度RSD（n =11）分別為0.29%～0.55%、0.87%～2.40%、0.34%～1.59%，分析結果與火試金結果對照數據吻合。該方法的準確度和精密度能夠滿足活性炭中金、鈀、鉑元素的分析要求。

關鍵詞：活性炭，金，鈀，鉑

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.16.036

活性炭是公司外委樣品之一，主要分析其中貴金屬金、鈀、鉑等元素的含量。活性炭因其具有良好的吸附性能和獨特的結構，在冶金工藝、工業廢水等方面有廣泛的應用[1]，在冶金工藝過程中，活性炭被用于富集溶液中低含量貴金屬，因此，準確測定活性炭中金、鈀、鉑含量，對工藝研究具有重要的指導意義。活性炭中除了含有大量的炭外，還有部分冶煉礦渣等成分。

目前，金、鈀、鉑的測定方法主要是火試金分離富集，ICP-AES法進行測定。該方法雖然準確度較高，比較經典，但其測定過程需要配料、熔煉、灰吹等，步驟冗長[2]，配料過程用到對人體有害的氧化鉛。因此，本次試驗建立了活性炭中金、鈀、鉑元素分析的新方法。通過馬弗爐直接灼燒，王水溶解，ICPAES法測定。該方法環保、簡單，具有較高的準確度和精密度，滿足活性炭中金、鈀、鉑的測定要求。

1 試驗部分

1.1 試劑

除非另有說明，本文所用試劑、器皿等符合YS/T 371的規定。

1.1.1 活性炭粉

400目，不含金、鈀、鉑。

1.1.2 硝酸

ρ=1.42 g/mL。

1.1.3 鹽酸

ρ=1.19 g/mL。

1.1.4 鹽酸與硝酸的混合酸

3單位體積的鹽酸（1.1.3）與1單位體積的硝酸（1.1.2）相混合。用時現配。

1.1.5 混合標準溶液Ⅰ

分別吸取10 mL Pt、Pd、Au標準溶液（1000 μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）于100mL容量瓶中，加入2 mL王水（1.1.4），以水定容。此溶液中1 mL分別含有100 μg Pt、Pd、Au；1.1.6 混合標準溶液Ⅱ。分別吸取1 mL Pt、Pd、Au標準溶液（1000 μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心） 于100mL容量瓶中，加入2 mL王水（1.1.4），以水定容。此溶液中1 mL分別含有10 μg Pt、Pd、Au。

1.2 儀器

ICP-7400電感耦合等離子光譜儀。

1.3 試樣

樣品儲存在干燥器內，用時現稱。

1.4 實驗方法

1.4.1 試料灼燒及溶解

稱取1.0 0 0 ～ 4.0 0 0 g試料于方瓷舟中，精確至0.0001 g，馬弗爐升至650℃灼燒4小時后，取下置于干燥器中冷卻至室溫，將灼燒后的活性炭轉移至聚四氟乙烯燒杯中，用新配置的王水40 mL進行溶解，若有溶渣，則補加少量氫氟酸，用水沖洗表面皿及杯壁，加熱煮沸，冷卻后以水定容至100 mL容量瓶中。

保證測試液為10 %的王水介質，以水定容，于ICP-AES上按照設定的儀器最佳工作條件進行測定。

1.4.2 工作曲線的繪制

分別移取金、鈀、鉑混合標準溶液（1.1.5）0.00，0.500，1.00，2.00，6.00 mL于100 mL容量瓶中，保證10%的王水介質，定容，于ICP-AES上設定的儀器最佳工作條件進行測定。

2 結果討論

2.1 儀器工作參數選擇

在測試前，進行預熱，保證儀器狀態達到最佳。譜線的選擇應遵循所選譜線靈敏度高、干擾少的原則。同時測定各譜線的強度及待測元素周圍干擾譜線的觀察分析，確定了分析譜線，高頻發生器功率、輔助器流量、觀測高度及泵速都是在滿足儀器穩定性和靈敏度要求的前提下[3]，數據見表1。

2.2 稱樣量的選擇

在工業生產中，活性炭被用于富集溶液中低含量貴金屬。每種工藝中貴金屬含量都不同，被活性炭吸附的貴金屬含量也不同。根據樣品含量不同，稱樣量也不同。因此，本實驗探究了不同稱樣量對測定結果的影響，數據見表2。

從表2可知，稱量樣在1.0000～6.0000 g之間，測定結果偏差不大。當稱樣量較少時，樣品能充分鋪展在方瓷舟中，燃燒比較充分，3 h基本可以燃燒完全。當稱樣量達到6.0000 g時，樣品無法充分鋪展在方瓷舟中，存在燃燒不充分的情況，灼燒4 h后取出觀察發現，依舊燃燒不充分。因此，試驗稱樣量選擇1.0000～4.0000 g左右。

2.3 灼燒方式的選擇

程序升溫是目前最常用的灼燒方式，為了研究程序升溫和直接升溫兩種方式對試樣中金、鈀、鉑含量的影響，分別采用兩種方式進行試驗，程序升溫在300、400、500℃各保溫30 min，升至650℃保溫2 h，取下置于干燥器中冷卻至室溫，將灼燒后的活性炭轉移至400 mL的聚四氟乙烯燒杯中，加入王水進行溶解，測定。直接升溫是將試樣置于馬弗爐中至溫度為650℃，保溫4 h后，溶解，測定。

從表3可以看出，在程序升溫和直接升溫兩種溫度模式下，金、鈀、鉑的含量結果在吻合較好，因此，試驗選用直接升溫模式。

2.4 灼燒時間的選擇

活性炭試樣呈黑色粉狀。一般碳含量均在70%以上，圖1是不同試樣的灼燒時間圖。從圖1中可以看出：2 h之內，試樣快速燃燒，質量迅速下降，3 h基本保持恒重，質量不再減少，說明大量的活性炭已經充分燃燒，被吸附的貴金屬釋放出來，因此，灼燒時間應選擇大于3 h，綜合考慮經濟因素，灼燒時間選為4小時。

2.5 灼燒對結果影響試驗

為了驗證灼燒過程是否對金、鈀、鉑有損失，稱取未負載金鉑鈀的活性炭粉（1.1.1）2.0000 g，分別加入標準溶液（1.1.6）5.00、10.00、20.00 mL，烘箱設為105℃烘干4 h至恒重，然后置于650℃馬弗爐灼燒4 h，王水溶解，定容至100 mL容量瓶中，結果見表4。

從表4可以看出，當分別加入標準溶液5.00、10.00、20.00 mL時，經過650℃灼燒，加入標準值與實測值基本吻合。因此，灼燒過程金、鈀、鉑幾乎沒有損失。

2.6 溶解條件的選擇

試樣經王水溶解后，若溶液清亮，則直接選用王水溶解；若溶解后溶液不清亮，則先用王水溶解，溶渣中再加入少量氫氟酸至溶液清亮。

2.7 測定酸度的選擇

在儀器允許的酸度范圍內，分別在5%、10%、15%、20%的王水中對濃度為2 μg/mL的金鈀鉑混標準溶液進行了濃度影響試驗，數據見表5。

從表5試驗數據可以看出，酸度在5%～20%時，對測定結果影響不大，考慮到酸度太大造成試劑浪費及可能對儀器造成影響，所以選擇10%的王水介質。

2.8 方法的檢出限及測定下限

在儀器最佳工作條件下，用不含金、鈀、鉑的空白溶液連續測定11次，以測定結果的標準偏差的3倍作為檢出限，標準偏差的10倍作為該方法的測定下限。金、鈀、鉑的檢出限分別為：0.0070、0.0045、0.0038 mg/L；測定下限分別為0.023、0.015、0.013mg/L，可以滿足生產需求。

2.9 樣品分析

2.9.1 精密度試驗

根據試樣中金、鈀、鉑含量分布，按擬定的試驗方法對樣品進行精密度試驗，試驗數據見表6。

從表6的精密度試驗數據可以看出，金、鈀、鉑的R SD分別為0.29%～ 0. 55%，0.87%～2 .4%，0. 34%～1. 59%，可以滿足分析要求。

2.9.2 對照試驗

為了進一步驗證方法的準確性，與火試金測定結果進行了對照，對照結果見表7。

表7的對照數據表明，兩種測定方法的結果吻合程度較好，說明利用馬弗爐直接灼燒，王水溶解，ICP-AES進行測定結果是可靠的。

3 結 論

通過試驗研究，確立了活性炭中金、鈀、鉑的分析測定條件，建立了馬弗爐直接燃燒法測定活性炭物料中金、鈀、鉑的方法。方法中金、鈀、鉑的相對標準偏差分別為：0.29%～0.55%、0.87%～2.40%、0.34%～1.59%，分析結果與火試金結果對照數據吻合較好。該方法準確度較高、操作簡單，滿足分析要求，在生產中具有很好的實用性。

參考文獻

[1]劉先國，方金東.活性炭吸附-電感耦合等離子體發射光譜法測定化探樣品中痕量金鉑鈀[J]，.貴金屬，2002，23（1）：33-35.

[2]楊麗飛，李異，蘇明躍.D290樹脂-活性炭吸附電感耦合等離子體原子發射光譜法測定鉻精礦中金鉑鈀[J].冶金分析，2010，30（6）：12-15.

[3]魯瑞智，趙萬春，楊曉滔，等.密閉消解-電感耦合等離子體發射光譜（ICP-OES）法測定鈀銀銅金鉑鋅合金中銅，金，鉑，鋅含量[J].中國無機分析化學，2023，13（11）：1221-1227.

作者簡介

李偉，工程師，從事有色金屬元素的分析和儀器檢測工作。

（責任編輯：張瑞洋）