铅精矿化学分析方法ICP法起草单位研究报告.docx

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铅精矿化学分析方法ICP法起草单位研究报告

铅精矿化学分析方法

铜、锌、铁、砷、镉、锑、铋、镁、铝量的测定

电感耦合等离子体原子发射光谱法

研究报告

韩晓方迪阮桂色

本试验采用电感耦合等离子体发射光谱法测定了铅精矿中铜、锌、铁、砷、镉、锑、铋、镁、铝，其测定范围见表1。

表1测定范围

测定元素

质量分数/%

铜

0.50～8.00

锌

1.00～10.00

铁

2.00～10.00

砷

0.020～2.00

镉

0.030～0.20

锑

0.010～10.00

铋

0.030～5.00

镁

0.10～2.00

铝

0.050～2.00

一、实验部分

1试剂

除非另有说明，在分析中仅使用确认为优级纯的试剂；所用水均为蒸馏水或去离子水或相当纯度的水。

1.1盐酸（ρ1.19g/mL）。

1.2硝酸（ρ1.42g/mL）。

1.3氢氟酸（ρ1.15g/mL）。

1.4高氯酸（ρ1.67g/mL）。

1.5盐酸（1+1）。

1.6硝酸（1+1）。

1.7铜标准贮存溶液：

称取1.0000g金属铜（wCu≥99.99%）置于300mL烧杯中，加入40mL硝酸（1.6），低温溶解，加热除去氮的氧化物，取下冷却。

移入1000mL容量瓶中，加入30mL硝酸（1.2），用水稀释至刻度，混匀。

此溶液1mL含1mg铜。

1.8锌标准贮存溶液：

称取1.0000g金属锌（wZn≥99.99）置于300mL烧杯中，加入50mL硝酸（1.6），低温加热至溶解完全，加热除去氮的氧化物，取下冷却。

移入1000mL容量瓶中，加入50mL硝酸（1.2），用水稀释至刻度，混匀。

此溶液1mL含1mg锌。

1.9铁标准贮存溶液：

称取1.0000g金属铁（wFe≥99.99%）置于300mL烧杯中，加入50mL盐酸（1.5），加热至溶解完全，取下冷却。

移入1000mL容量瓶中，加入50mL盐酸（1.1），用水稀释至刻度，混匀。

此溶液1mL含1mg铁。

1.10砷标准贮存溶液：

称取1.0000g砷（wAs≥99.99％）置于300mL烧杯中，加入50mL硝酸（1.6），低温加热至溶解完全，取下冷却。

移入1000mL容量瓶中，加入50mL硝酸（1.2），用水稀释至刻度，混匀。

此溶液1mL含1mg砷。

1.11镉标准贮存溶液：

称取1.0000g金属镉（wCd≥99.99%）置于300mL烧杯中，加入50mL硝酸（1.6），低温溶解，加热除去氮的氧化物，取下冷却。

移入1000mL容量瓶中，加入50mL硝酸（1.2），用水稀释至刻度，混匀。

此溶液1mL含1mg镉。

1.12锑标准贮存溶液：

称取1.0000g金属锑（wSb≥99.99％）置于300mL烧杯中，加入60mL盐酸（1.1）、20mL硝酸（1.2），低温加热至溶解完全，取下冷却。

移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

此溶液1mL含1mg锑。

1.13铋标准贮存溶液：

称取1.0000g金属铋（wBi≥99.99％）置于300mL烧杯中，加入50mL硝酸（1.6），低温溶解，加热除去氮的氧化物，取下冷却。

移入1000mL容量瓶中，加入50mL硝酸（1.2），用水稀释至刻度，混匀。

此溶液1mL含1mg铋。

1.14镁标准贮存溶液：

称取1.6584g预先在700℃灼烧4h后冷却至室温的氧化镁（wMgO≥99.99％）置于300mL烧杯中，加入20mL水，滴加盐酸（1.5）至溶解完全，加入100mL盐酸（1.5），移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

此溶液1mL含1mg镁。

1.15铝标准贮存溶液：

称取1.0000g金属铝（wAl≥99.99）置于300mL烧杯中，加入50mL盐酸（1.5），低温加热至完全溶解，取下冷却。

移入1000mL容量瓶中，加入50mL盐酸（1.1），用水稀释至刻度，混匀。

此溶液1mL含1mg铝。

1.16铜、锌、铁、砷、镉、锑、铋、镁、铝混合标准溶液：

分别移取10.00mL标准贮存溶液（1.7～1.15）于100mL容量瓶中，加入20mL硝酸（1.6），用水稀释至刻度，混匀。

此混合标准溶液分别含铜、锌、铁、砷、镉、锑、铋、镁、铝100g/mL。

2仪器

电感耦合等离子体光谱仪AgilentICP-OES725（安捷伦科技公司，美国）。

氩气[w（Ar）≥99.996％]。

3实验方法

3.1试料

称取0.10g试样，精确至0.0001g。

3.2测定次数

独立地进行两次测定，取其平均值。

3.3空白试验

随同试料做空白试验。

3.4试样的分解

3.4.1试样的分解

将试料（3.1）置于250mL聚四氟乙烯烧杯中，加入15mL硝酸（1.2），低温加热溶解10min～20min，加入5mL盐酸（1.1），1mL氢氟酸（1.3），2mL高氯酸（1.4），低温加热至冒高氯酸烟1min～2min，加入10mL硝酸（1.2），加热溶解盐类，冷却后移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

按表2分取试液并补加硝酸于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

表2分取试液体积

待测元素的质量分数

%

分取试液体积

mL

补加硝酸体积

mL

0.01～1.00

-

-

>1.00～5.00

20.00

8

>5.00

10.00

9

3.4.2测定

于电感耦合等离子体原子发射光谱仪上，测量试液（3.4.1）及随同试料空白溶液（3.3）的发射光强度，仪器依据工作曲线（3.5）计算出待测元素的质量浓度。

3.5工作曲线的绘制

3.5.1按照表3配制系列标准溶液。

表3系列标准溶液的配制

标准溶液名称

元素

加入硝酸体积/mL

标准点浓度/g/mL

定容体积/mL

R2

混合标准溶液

Cu

10

0.00

0.10

0.50

1.00

5.00

10.00

100

0.9999

Zn

0.00

0.10

0.50

1.00

5.00

10.00

0.9999

Fe

0.00

0.10

0.50

1.00

5.00

10.00

0.9999

As

0.00

0.10

0.50

1.00

5.00

10.00

0.9999

Cd

0.00

0.10

0.50

1.00

5.00

10.00

0.9999

Sb

0.00

0.10

0.50

1.00

5.00

10.00

0.9999

Bi

0.00

0.10

0.50

1.00

5.00

10.00

0.9999

Mg

0.00

0.10

0.50

1.00

5.00

10.00

0.9999

Al

0.00

0.10

0.50

1.00

5.00

10.00

0.9999

3.5.2于电感耦合等离子体原子发射光谱仪上，测量标准系列溶液的铜、锌、铁、砷、镉、锑、铋、镁、铝的发射光强度。

分别以被测元素的质量浓度为横坐标，发射光强度为纵坐标，仪器自动绘制工作曲线。

4分析结果的计算

待测元素的量以待测元素的质量分数wx计，数值以%表示，按公式

（1）计算：

……………………………

（1）

式中：

x——待测元素；

ρx——试液中待测元素的质量浓度，单位为微克每毫升（µg/mL）；

ρ0——空白溶液中待测元素的质量浓度，单位为微克每毫升（µg/mL）；

V——试液总体积，单位为毫升（mL）；

V1——分取试液体积，单位为毫升（mL）；

V2——测定试液的体积，单位为毫升（mL）；

m——试料的质量，单位为克（g）；

计算结果表示到小数点后两位，小于0.10%时，保留两位有效数字。

二、结果与讨论

1试样分解方式

分别用盐酸-硝酸-高氯酸-氢氟酸体系、盐酸-硝酸体系处理样品。

结果表明：

采用盐酸-硝酸体系，部分元素溶解不完全。

采用盐酸-硝酸-高氯酸-氢氟酸体系，基本能保证样品溶解完全（个别样品会有极少量的不溶物，不溶物经碱熔分解后测定见表4，待测元素含量极低）。

因此本方法选择盐酸-硝酸-高氯酸-氢氟酸体系溶解样品。

表4不溶物碱熔后测定值

元素

Cu

Zn

Fe

As

Cd

Sb

Bi

Mg

Al

浓度/g/mL

0.002

0.003

0.004

0.005

0.002

0.006

0.008

0.005

0.005

2待测元素的谱线选择及仪器参数的选择

2.1待测元素谱线选择

经过实际样品试验，综合考虑元素干扰和测定波长的强度，选择表5列出的谱线作为各元素测定波长。

表5测定元素波长选择

元素

波长/nm

元素

波长/nm

Cu

327.395

Zn

206.200

Fe

259.940

As

193.696

Cd

214.439

Sb

206.834

Bi

223.061

Mg

285.213

Al

396.152

选择合适的扣背景位置，所选用的分析线基本无光谱干扰。

2.2仪器参数的选择

对本试验所用仪器的几个重要参数进行正交试验，综合分析电感耦合等离子体光谱仪的优化程序，考察了射频发生器功率、雾化气流量、辅助气流量、等离子气流量、进液泵速、观测高度等对被测元素谱线发射强度的影响，选择了本实验室的最佳仪器测量参数如下表6。

表6仪器测量参数

RF功率/W

雾化气流量/（L/min）

辅助气流量/（L/min）

等离子气流量/（L/min）

进液泵速/（rpm）

观测高度/（mm）

一次读数时间/s

稳定时间/s

进样时间/s

1150

0.60

1.50

15.0

15

10

5

20

30

3方法检出限

测定11次试剂空白溶液，计算标准偏差，以3倍的标准偏差为检出限，5倍的检出限为测定下限，结果见表7。

由表7中数据可见，各元素的检出限均能满足方法中的最低浓度要求。

表7仪器检出限和方法的检测下限

元素

Cu

Zn

Fe

As

Cd

Sb

Bi

Mg

Al

检出限/g/mL

0.002

0.003

0.004

0.008

0.002

0.010

0.007

0.005

0.006

检测下限/g/mL

0.010

0.015

0.020

0.040

0.010

0.050

0.035

0.025

0.030

数据表明，各被测元素发射光绝对强度的相对标准偏差均小于通常要求的1%。

4干扰及消除

铅精矿中主要存在元素有Pb、Cu、Zn、Fe、Sb、Bi、As、Ca、Mg、K、Na、Al及少量的Ni、Co、Cd等元素。

其中铅最高含量60%，铁最高含量35%，锌最高含量20%，铜最高含量10%，锑最高含量10%，铋最高含量5%，其它元素含量均不超过2%。

4.1单元素干扰实验测定结果

4.1.1基体对0.10mg/L的测定元素的干扰

对含有0.10μg/mLSb、Bi、Fe、As、Cu、Zn、Al、Cd、Mg的混合标准溶液，通过在标准溶液中加入一定量的基体元素进行干扰实验，浓度测定结果见表8。

表8基体元素对0.10mg/L的待测元素的干扰（单位mg/L）

测定元素

干扰元素

Sb

Bi

Fe

As

Cu

Zn

Al

Cd

Mg

100mgPb

0.098

0.098

0.104

0.090

0.098

0.098

0.098

0.099

0.099

50mgFe

0.101

0.094