试验报告 铜冶炼烟尘化学分析方法 第2部分铅量的测定 原子吸收光谱法.docx
《试验报告 铜冶炼烟尘化学分析方法 第2部分铅量的测定 原子吸收光谱法.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《试验报告 铜冶炼烟尘化学分析方法 第2部分铅量的测定 原子吸收光谱法.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
试验报告铜冶炼烟尘化学分析方法第2部分铅量的测定原子吸收光谱法
铜冶炼烟尘化学分析方法
第2部分：
铅量的测定
原子吸收光谱法
实
验
报
告
铜陵有色金属集团控股有限公司
二O一九年六月
1实验部分
1.1试剂
除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂和蒸馏水或去离子水或相当纯度的水。
1.1.1氟化氢铵。
1.1.2盐酸（ρ1.19g/mL）。
1.1.3硝酸（ρ1.42g/mL）。
1.1.4高氯酸（ρ1.67g/mL）。
1.1.5氢氟酸（ρ1.15g/mL）
1.1.6溴。
1.1.7硝酸（1+1）。
1.1.8氟化氢铵饱和溶液（贮存于聚乙烯瓶中）。
1.1.9铅标准储备液：
称取0.5000g金属铅（wPb≥99.99%）于250mL锥形烧杯中，加30mL硝酸（1.1.7），盖上表面皿低温溶解完全，冷却，移至500mL容量瓶中，加入25mL硝酸（1.1.3），用水稀释至刻度，混匀。
此时溶液1mL含铅1.0mg。
1.1.10铅标准溶液：
移取10.00mL标准储备液于100mL容量瓶中，加入5mL硝酸（1.1.3）用水稀释至刻度，混匀。
此溶液1mL含铅100μg。
1.2仪器
火焰原子吸收光谱仪（赛默飞ICE3000），附铅空心阴极灯。
1.3实验方法
1.3.1试料分解
称取0.10g试样（精确至0.0001g），置于150mL烧杯中，用少量水润湿，加入2mL饱和氟化氢铵（1.1.8）、15mL盐酸（1.1.2），盖上表皿，置于电热板上低温加热3-5min，取下稍冷。
加入10mL硝酸（1.1.3），置于电热板上加热使试料完全分解，继续加热蒸至近干，取下稍冷。
注1：
加入硝酸后，如析出单体硫，再加入0.5mL溴（1.1.6）。
2：
如试料含碳量较高时，加入硝酸后，再加入2-3mL高氯酸（1.1.4）。
1.3.2用水吹洗表皿及杯壁，加入5mL硝酸（1.1.3），加热至微沸，取下，冷却至室温。
移入100mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。
随同试样做空白试验。
按表1分取试液，以硝酸（5+95）稀释至刻度，摇匀。
在选定的工作条件下与标准溶液系列同步测定，减去空白值。
根据工作曲线计算出试样中铅的含量。
表1试样的分取体积
铅含量/%
分取试液体积/mL
分取后定容体积/mL
0.500～0.800
——
——
>0.800～3.00
25.00
100
>3.00～5.00
10.00
100
1.3.3测量
在原子吸收光谱仪283.3nm波长处，使用空气-乙炔火焰，以水调零，测量铅试液及随同试料空白的吸光度，从工作曲线上查得相应的被测元素浓度。
1.3.4工作曲线的绘制
分别移取0mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL、8.00mL、10.00mL铅标准溶液（1.1.10）分别置于一组100mL容量瓶中，加入10mL硝酸（1.1.7），用水稀释至刻度，混匀。
此系列标准溶液每毫升含0μg、2.00μg、4.00μg、6.00μg、8.00μg、10.00μg铅。
在与试料溶液测定相同的条件下，测量标准溶液的吸光度。
以吸光度减去“零”浓度溶液的吸光度为纵坐标，以被测元素浓度为横坐标，绘制铅的工作曲线。
1.3.5分析结果计算及表述
按式
（1）计算铅的质量分数
，数值以%表示：
（1）
式中：
ρ0——自工作曲线上查得空白溶液中铅的浓度，单位为μg/mL；
ρ——自工作曲线上查得测定溶液中铅的浓度，单位为μg/mL；
V0——试液定容体积，单位为mL；
V1——分取试液体积，单位为mL；
V2——分取试液的定容体积，单位为mL；
m——试样质量，单位为g。
计算结果保留至小数点后两位；当结果<1.00%时，结果保留至小数点后三位。
2结果与讨论
2.1仪器工作条件的选择
按照仪器推荐的燃烧器高度、狭缝宽度、燃气流量、灯电流大小设置仪器工作条件，改变其中一项，对其进行优化。
2.1.1灯电流的选择
固定燃烧器高度7.0mm、狭缝宽度0.5nm、燃气流量1.2L/min，改变灯电流大小，考察6.00ug/mLPb标准溶液吸光度的变化情况，结果见表2。
表2不同灯电流测定铅的吸光度
铅浓度ug/mL
灯电流mA
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
6.00
0.1282
0.1277
0.1256
0.1245
0.1210
0.1267
0.1257
0.1242
0.1237
0.1203
0.1295
0.1266
0.1245
0.1232
0.1213
平均值
0.1281
0.1267
0.1248
0.1238
0.1209
RSD/%
0.89
0.65
0.48
0.43
0.35
由表2可知，灯电流越小，灵敏度越高，稳定性越差。
综合考虑仪器灵敏度和稳定性，本方法选择灯电流为7.5mA。
2.1.2狭缝宽度的选择
固定燃烧器高度7.0mm、燃气流量1.2L/min、灯电流7.5mA，改变狭缝宽度，测定6.00ug/mLPb标准溶液的吸光度，结果见表3。
表3不同狭缝宽度测定铅的吸光度
铅浓度ug/mL
狭缝宽度nm
0.2
0.5
1.0
6.00
0.1124
0.1258
0.1224
0.1124
0.1249
0.1211
0.1101
0.1249
0.1209
平均值
0.1116
0.1252
0.1215
RSD/%
0.97
0.34
0.55
由表3可知，狭缝宽度为0.5nm时，Pb的吸光度最高且稳定性较好。
本方法选择狭缝宽度为0.5nm。
2.1.3燃气流量的选择
固定燃烧器高度7.0mm、狭缝宽度0.5nm、灯电流7.5mA，改变燃气流量，测定6.00ug/mLPb标准溶液的吸光度，结果见表4
表4不同燃气流量测定铅的吸光度
铅浓度ug/mL
燃气流量L/min
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
6.00
0.1060
0.1174
0.1212
0.1198
0.1180
0.1055
0.1182
0.1218
0.1217
0.1193
0.1068
0.1182
0.1211
0.1196
0.1194
平均值
0.1061
0.1179
0.1214
0.1204
0.1189
RSD/%
0.50
0.32
0.25
0.79
0.54
由表4可知，燃气流量为1.2L/min时，Pb的吸光度最高且稳定性较好。
本方法选择燃气流量为1.2L/min。
2.1.4燃烧器高度的选择
固定狭缝宽度0.5nm、灯电流7.5mA、燃气流量1.2L/min，改变燃烧器高度，测定6.00ug/mLPb标准溶液的吸光度，结果见表5。
表5不同燃烧器高度测定铅的吸光度
铅浓度ug/mL
燃烧器高度mm
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
6.00
0.1225
0.1224
0.1260
0.1217
0.1213
0.1223
0.1254
0.1255
0.1232
0.1211
0.1224
0.1260
0.1265
0.1226
0.1216
平均值
0.1224
0.1253
0.1260
0.1225
0.1213
RSD/%
0.07
0.53
0.32
0.50
0.17
由表5可知，燃烧器高度为7.00mm时，Pb的吸光度最高且稳定性较好。
本方法选择燃烧器高度为7.00mm。
2.1.5综合选择
综合以上各种因素，兼顾仪器的灵敏度和稳定性两个方面，本方法选择仪器的工作条件见表6。
表6仪器最佳分析条件
参数
Pb
波长nm
283.3
狭缝宽度nm
0.5
灯电流mA
7.5
燃气流量L/min
1.2
燃烧器高度mm
7.0
2.2仪器的综合性能
在上述选定的仪器最佳工作条件下，连续测定铅系列标准溶液11次，数据见表7。
表7工作曲线测定结果
铅浓度ug/mL
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
吸光度A
0.04130.04220.04260.04160.04180.04180.04210.04210.04270.04240.0425
0.08480.08420.08370.08330.08430.08320.08420.08350.08400.08430.0847
0.12510.12520.12480.12480.12460.12630.12630.12550.12540.12660.1272
0.16750.16610.16700.16640.16680.16880.16780.16890.16880.16800.1684
0.20510.20710.20570.20490.20590.20700.20680.20590.20480.20480.2071
平均吸光度
0.0421
0.0840
0.1256
0.1677
0.2059
标准偏差
0.00044
0.00053
0.00085
0.00094
0.00095
相对标准偏差/%
1.05
0.64
0.68
0.56
0.46
根据表7的数据计算得到仪器性能如下：
2.2.1特征浓度：
在工作曲线上吸光度为0.10附近选取的两个标准溶液浓度的差值为ΔC，这两个标准溶液对应的吸光度差值为ΔA。
按照下式计算特征浓度：
铅的特征浓度为：
0.21ug/mL。
2.2.2工作曲线线性
将工作曲线按浓度等分成五段，最高段吸光度的差值与最低段吸光度的差值之比为0.91>0.8，即特征浓度和工作曲线线性都满足要求。
以最小二乘法计算铅量与吸光度之间的线性回归方程式为：
y=0.0207x+0.0007
式中：
y—吸光度；
x—铅浓度。
线性回归相关系数：
r=0.9999。
2.2.3最小稳定性
最低浓度标准溶液和最高浓度标准溶液各测量10次，其标准偏差相对于最高浓度吸光度平均值的相对标准偏差为最小稳定性，结果见表8。
表8工作曲线的精密度
铅标液
平均值,A
相对于最高浓度标准偏差,%
性能要求值
结论
2.00µg/mL
0.0421
0.21
≤0.5%
符合
10.00µg/mL
0.2059
0.46
≤1.0%
符合
铅的最小稳定性分别为：
0.21%和0.46%，分别小于0.5%和1.0%，即标准溶液最低点和最高点的吸光度值满足最小精密度的要求。
2.2.4仪器检出限
同时测定铅空白标准溶液11次，以浓度计，测定结果见表9。
表9仪器检出限
浓度（μg/mL）
标准偏差（σ）（μg/mL）
仪器检出限3σ（μg/mL）
空白
-0.0037-0.00760.0056-0.0048-0.00470.00080.00030.0014-0.0058-0.0009-0.0071
0.0041
0.012
2.3介质的选择和酸度的选择
2.3.1介质的选择
分别移取2.00、6.00和10.00mL铅标准溶液（1.1.10）放于三组100mL容量瓶中每组12只，分别以5%的盐酸、硝酸、王水、反王水为介质，以水稀释至刻度，混匀。
按试验方法，在选定的仪器条件下测量铅的吸光度值，结果见表10。
表10不同介质测定铅的吸光度（A）
铅浓度mg/L
介质
HCl
HNO3
王水
反王水
2.00μg/mL
0.0352
0.0342
0.0341
0.0353
0.0345
0.0345
0.0341
0.0344
0.0338
0.0350
0.0356
0.0340
6.00μg/mL
0.1129
0.1158
0.1153
0.1136
0.1146
0.1169
0.1157
0.1155
0.1164
0.0069
0.1179
0.1158
10.00μg/mL
0.1894
0.1916
0.1875
0.1925
0.1905
0.1902
0.1879
0.1903
0.1898
0.1913
0.1880
0.1935
由表10可知，介质为盐酸、硝酸、王水、反王水时，铅的吸光度都较为稳定，对铅的测定不产生影响。
但是考虑到铜冶炼烟尘中杂质较多且含量不一，硝酸盐的溶解度最大，本方法选择硝酸为介质。
2.3.2酸度的选择
分别移取2.00、6.00和10.00mL铅溶液（1.1.10）于三组100mL容量瓶中，每组各9只，分别加入3mL、5mL、10mL硝酸（1.1.3），用水稀释至刻度，混匀。
按试验方法，在选定的仪器条件下测量铅的吸光度值，结果见表11。
表11不同硝酸浓度测定铅的吸光度（A）
铅浓度
HNO3
3%
5%
10%
2.00μg/mL
0.0358
0.0362
0.0350
0.0374
0.0356
0.0348
0.0363
0.0359
0.0346
6.00μg/mL
0.1182
0.1180
0.1142
0.1185
0.1160
0.1145
0.1177
0.1158
0.1158
10.00μg/mL
0.1929
0.1919
0.1904
0.1946
0.1929
0.1902
0.1926
0.1923
0.1883
由表11可知，硝酸浓度在3%～10%时铅的吸光度比较稳定，本方法选用5%的硝酸为介质。
2.4共存元素干扰实验
2.4.1共存元素的最高含量
普查铜冶炼烟尘中杂质元素的最高含量见表12。
表12各元素最高含量
元素
Cu
Pb
Zn
Bi
As
最高含量
65%
50%
25%
15%
30%
元素
In
Cd
Au
Ag
Sb
最高含量
1000g/t
16%
50g/t
1500g/t
5%
元素
Fe
Al2O3
SiO2
Ca
Mg
最高含量
22%
3%
20%
1.50%
1%
元素
Sn
Se
Te
/
/
最高含量
3%
1%
0.10%
/
/
2.4.2单个共存元素对铅测定的影响
根据拟定各元素的干扰上限，按本办法最小稀释倍数（0.1g，定容于100mL容量瓶），计算出测定溶液中各单个元素的干扰量见表13。
表13各共存元素对铅测定的影响
共存元素及加入量（干扰量）
Pb浓度
2μg/mL
5μg/mL
——
2.012.032.01
5.015.025.00
Cu
80mg
2.022.032.04
4.985.044.98
Zn
30mg
1.992.002.02
4.985.044.99
Bi
20mg
2.021.992.03
5.005.005.01
As
30mg
2.012.001.98
5.035.045.03
In
0.2mg
2.032.002.02
5.025.034.98
Cd
20mg
1.992.012.00
4.974.995.02
Au
0.001mg
2.022.012.02
5.025.004.99
Ag
0.3mg
2.002.022.01
5.034.975.03
Sb
5mg
2.042.022.00
5.025.024.98
Fe
30mg
2.032.042.01
4.965.005.02
Al
3mg
2.012.032.01
4.995.005.02
Ca
2mg
2.002.012.01
5.054.995.03
Mg
1mg
2.032.002.02
5.034.975.00
Sn
3mg
2.032.001.99
4.994.985.03
Se
1mg
2.012.002.03
5.005.014.97
Te
0.1mg
2.022.002.01
5.064.975.03
由表13可知，100mL测定溶液中存在以上含量范围内的各共存元素对铅的测定无影响。
2.4.3混合共存元素对铅测定的影响
根据拟定各元素的干扰上限，按本办法最小稀释倍数（0.1g，定容于100mL容量瓶），计算出测定溶液中混合元素的干扰量见表14。
表14混合共存元素对铅测定的影响
共存元素加入量
铅浓度μg/mL
2μg/mL
6μg/mL
10μg/mL
——
2.03
5.98
10.01
1.99
6.03
9.97
2.02
6.01
10.03
Cu50mg、Zn20mg、Bi10mg、As1mg、In0.1mg、Cd1mg、Au0.001mg、Ag0.2mg、Sb2.5mg、Fe20mg、Al1.5mg、Si10mg、Ca2mg、Mg1mg、Sn3mg、Se1mg、Te0.1mg
2.03
6.01
9.96
2.04
6.05
10.00
2.03
6.04
9.96
由表14可知，测定溶液中同时存在以上含量范围内的共存元素不影响铅的测定。
2.5溶样方法的选择
铜冶炼烟尘成分比较复杂，本实验采用4种方案对部分代表试样进行溶样条件实验，具体方案如下：
方案1：
NH4HF2+HCl+HNO3溶解
称取0.10g（精确至0.0001g）试样于150mL烧杯中（随同做空白试验），以少量水润湿试样，加入2mL氟化氢铵饱和溶液（1.1.8）和15mL盐酸（1.1.2），低温溶解5min，取下稍冷，加入10mL硝酸（1.1.3），盖上表皿，加热至近干，取下冷却。
用水吹洗表皿及杯壁，加入5mL硝酸（1.1.3）加热至沸。
冷却后将试液移入100mL容量瓶，以水稀释至刻度，混匀。
方案2：
NH4HF2+HCl+HNO3+Br2溶解
称取0.10g（精确至0.0001g）试样于150mL烧杯中（随同做空白试验），以少量水润湿试样，加入2mL氟化氢铵饱和溶液（1.1.8）和15mL盐酸（1.1.2），低温溶解5min，取下稍冷，加入10mL硝酸（1.1.3）和0.5mLBr2（1.1.6），盖上表皿，低温加热至Br2冒尽，取下表皿，蒸至近干，取下冷却。
用水吹洗表皿及杯壁，加入5mL硝酸（1.1.3）加热至沸。
冷却后将试液移入100mL容量瓶，以水稀释至刻度，混匀。
方案3：
NH4HF2+HCl+HNO3+HClO4溶解
称取0.10g（精确至0.0001g）试样于150mL烧杯中（随同做空白试验），以少量水润湿试样，加入2mL氟化氢铵饱和溶液（1.1.8）和15mL盐酸（1.1.2），低温溶解5min，取下稍冷，加入10mL硝酸（1.1.3）和2-3mL高氯酸（1.1.4），盖上表皿，加热至白烟冒尽，取下表皿，蒸干，取下冷却。
用水吹洗表皿及杯壁，加入5mL硝酸（1.1.3）加热至沸。
冷却后将试液移入100mL容量瓶，以水稀释至刻度，混匀。
方案4：
HCl+HF+HNO3+HClO4溶解
称取0.10g（精确至0.0001g）试样于150mL聚四氟乙烯烧杯中（随同做空白试验），以少量水润湿试样，加入15mL盐酸（1.1.2），加热5min，加入10mL硝酸（1.1.3），加热5min，加入5mL氢氟酸，加热蒸至小体积，取下稍冷，加入5mL高氯酸（1.1.4），继续加热溶解，蒸至近干，取下冷却。
用水吹洗表皿及杯壁，加入5mL硝酸（1.1.3）加热至沸。
冷却后将试液移入100mL容量瓶，以水稀释至刻度，混匀。
根据4种方案对选取的高硫、高硅、高碳试样进行溶样条件实验，结果见表15。
表15高S样品溶样方法比对/%
样品编号
方案1
方案2
7#
2.7202.7342.742
有少量单体S析出
2.7712.7432.734
溶液澄清
表16高Si样品溶样方法比对/%
样品编号
方案1
方案3
6#
3.5243.5163.539
溶液澄清
3.5463.4793.537
溶液澄清
表17高C样品溶样方法比对/%
样品编号
方案1
方案4
3#
2.8642.8962.885
溶液有黑色物质
2.8762.8792.927
溶液澄清
由表15、16、17可知，对7#高硫试样，加入溴，可使溶液澄清，结果无明显变化。
对于6#高硅试样，加入氟化氢铵或者氢氟酸溶样，结果无明显变化；对于3#高碳试样，加入高氯酸除碳后，溶液变得清亮，结果无明显变化。
选择方法1和方法2对部分实验样进行溶样条件实验，结果见表18。
表18不同溶样方法时的铅含量/%
样品编号
方案1
方案2
1#
0.71370.68760.7029
0.6970.69980.7148
2#
1.5121.4681.493
1.4791.4781.489
5#
4.8474.8864.901
4.8354.9174.905
由表18可知，对1#、2#和5#试样，方案1和方案2分析结果稳定，且样品溶解后，试液澄清。
综合试剂用量最少、操作方便以及保护环境等角度考虑，本实验选择方案1溶解试样。
另对高硫样品，可酌情加入少量溴除硫；对含碳量较高的样品，需加高氯酸除碳。
2.6称样量选择
为了探究样品的均匀性和准确性，本实验选择1#、2#和5#试样，分别称取0.1g、0.2g、0.3g并精确到0.0001g。
按照1.3.1分解试样，按照仪器选定条件测定铅的吸光度并计算铅含量，结果见表19。
表19不同称样量的铅含量（%）
试样编号
称样量g
0.1
0.2
0.3
1#
0.6985
0.7102
0.7023
0.6897
0.6924
0.6978
0.6876
0.6949
0.6965
2#
1.446
1.462
1.445
1.428
1.471
1.456
1.446
1.468
1.457
5#
4.835
4.896
4.856
4.910
4.903
4.867
4.961
4.912
4.784
由表19可知，每一组试样的精密度都很好，试样的均匀性满足试验的要求。
本试验选择的称样量为0.1g。
2.7精密度试验
按试验方法1.3.1分别称取1#、2#、3#、4#和5#试样各11只（随同试料做空白试验），按照试样分析步骤进行
升级会员 