试验报告 铜原矿和尾矿化学分析方法 第2部分铅量的测定 火焰原子吸收光谱法.docx
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试验报告铜原矿和尾矿化学分析方法第2部分铅量的测定火焰原子吸收光谱法
铜原尾矿化学分析方法铅含量的测定
火焰原子吸收光谱法
试验报告
铜原矿和尾矿化学分析方法
火焰原子吸收光谱法测定铜原矿和尾矿中铅量
1前言
根据2014年9月召开的《铜原矿和尾矿化学分析方法》行业标准讨论会,我公司负责承担《铜原矿和尾矿化学分析方法》铅量测定的标准起草工作。
原子吸收光谱法测定铅量,我们采用以饱和氟化氢铵,盐酸,硝酸,溶样,在5%(V/V)的硝酸介质中测定铅的含量。
测定范围:
0.01%~0.80%。
2实验部分
2.1试剂
2.1.1盐酸(ρ1.19g/mL)。
2.1.2硝酸(ρ1.42g/mL)。
2.1.3硝酸(1+1)。
2.1.4高氯酸(ρ1.67g/mL)
2.1.5氟化氢铵(饱和溶液)。
2.1.6铅标准储备液:
称取0.1000g金属铅(99.99%)置于250mL烧杯中,沿杯壁加入20mL硝酸(1+1),盖上表皿低温加热溶解,用水冲洗表皿,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。
此溶液1mL含铅1mg。
2.1.7铅标准溶液:
移取10.00mL铅标准储备液于100mL容量瓶中,加入5mL硝酸(2.1.2)用水稀释至刻度,混匀。
此溶液1mL含铅100μg。
2.2仪器条件的选择
2.2.1仪器型号:
原子吸收分光光度计S4型(美国热电),附铅空心阴极灯。
2.2.2原子吸收光谱仪,附铅空心阴极灯。
在仪器最佳工作条件下,凡能达到下列指标者均可使用:
——特征浓度:
在与测量溶液的基体相一致的溶液中,Pb的特征浓度应不大于0.089μg/mL;
——精密度:
用最高浓度的标准溶液测量10次吸光度,其标准偏差应不超过平均吸光度的1.0%;用最低浓度的标准溶液(不是“零”浓度的标准溶液)测量10次吸光度,其标准偏差应不超过最高标准溶液吸光度的0.5%。
——工作曲线线性:
将工作曲线按浓度等分成五段,最高段的吸光度差值与最低段的吸光度的差值之比,应不小于0.8。
2.3条件试验
2.3.1仪器工作条件的选择
2.3.1.1燃烧器高度的选择
移取2.00mL铅标准溶液于100mL容量瓶中,加入5mL硝酸(2.1.2),用水稀释到刻度,混匀,按试验方法,改变燃烧器高度为5mm、6mm、7mm、8mm、9mm时,测量铅的吸光度值,结果见表1。
表1燃烧器高度的选择
燃烧器高度(mm)
吸光度值
5
6
7
8
9
2.00μg/mL
0.132
0.130
0.131
0.135
0.133
0.134
0.133
0.133
0.132
0.125
0.128
0.130
0.123
0.124
0.122
由表1可见,在燃烧器高度为6mm、7mm时,吸光度值较稳定且较高,当燃烧器高度为5mm、8mm、9mm时吸光度值较低,故而选择燃烧器高度选择7mm为最佳。
2.3.1.2燃气流量的选择
移取2.00mL铅标准溶液于100mL容量瓶中,加入5mL硝酸(2.1.2),用水稀释到刻度,混匀,按试验方法,改变燃气流量为0.9L/min、1.0L/min、1.1L/min、1.2L/min、1.3L/min时,测量铅的吸光度值,结果见表2。
表2燃气流量的选择
燃气流量(L/min)
吸光度值
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
2.00μg/mL
0.136
0.132
0.130
0.131
0.133
0.133
0.133
0.134
0.134
0.130
0.130
0.127
0.127
0.129
0.125
由表2可见,燃气流量为1.0L/min、1.1L/min时,吸光度值较稳定且较高,燃气流量为0.9L/min、1.2L/min、1.3L/min时,吸光度值较低且稳定性不强,故而燃气流量选择1.1L/min为最佳。
2.3.1.3狭缝宽度的选择
移取2.00mL铅标准溶液于100mL容量瓶中,加入5mL硝酸(2.1.2),用水稀释到刻度,混匀,按试验方法,改变狭缝宽度为0.2nm、0.5nm、1.0nm时,测量铅的吸光度值,结果见表3。
表3狭缝宽度的选择
狭缝宽度(nm)
吸光度值
0.2
0.5
1.0
2.00μg/mL
0.133
0.131
0.132
0.131
0.132
0.131
0.126
0.127
0.125
由表3可见,狭缝宽度为0.2nm、0.5nm时吸光度值较高,狭缝宽度为1.0nm时吸光度值较低;狭缝宽度为0.5nm时吸光度值的稳定性最好,故而狭缝宽度选择0.5nm时为最佳。
由以上3组仪器的条件试验,归结出仪器的最佳工作条件如下表3。
表3仪器分析条件
参数
Pb
燃烧器高度mm
7
燃气流量L/min
1.1
灯电流%
75
测量时间s
4
狭缝宽度nm
0.5
测量方式
标准曲线法
读取方式
时间平均峰值
重复次数
3
2.3.2介质和酸度的选择
2.3.2.1介质的选择
分别移取2.00mL铅标准溶液放于一组100mL容量瓶中,每组分别加入不同的介质盐酸(1+9)、硝酸(1+9)、硫酸(1+9)、王水(1+9)中,按试验方法,在选定的最佳仪器条件下测量铅的吸光度值,结果见表4。
表4不同介质对铅吸光度的影响
介质
HCL
HNO3
H2SO4
王水
2.00μg/mL
0.126
0.126
0.127
0.128
0.127
0.135
0.134
0.135
0.133
0.135
0.204
0.206
0.205
0.200
0.207
0.129
0.129
0.129
0.127
0.128
由表4可见,介质为盐酸和王水时,铅的吸光度值较低;介质为硫酸时,铅的吸光度较高,但硫酸粘度大;介质为硝酸时,铅的吸光度值较高且稳定。
所以本方法选择硝酸为介质。
2.3.2.2酸度的选择
分别移取2.00铅标准溶液于一组100mL容量瓶中,分别加入3mL、5mL、10mL硝酸,用水稀释至刻度,混匀。
测量铅的吸光度值,结果见表5。
表5硝酸浓度对铅吸光度的影响
硝酸浓度
3+97
5+95
10+90
2μg/mL
0.133
0.132
0.133
0.133
0.132
0.133
0.133
0.134
0.135
由表5可见,硝酸浓度在3%~10%(V/V),铅的吸光度值均比较稳定,但就着,故本方法选用5%的硝酸为介质。
2.3.3共存元素干扰实验
2.3.3.1各试样元素含量
表6各试样元素含量
元素含量
样品号
Cu(%)
As(%)
Ni(%)
Zn(%)
MgO(%)
Cd(%)
Fe(%)
Mo(%)
Co(%)
Mn(%)
1#
0.063
0.002
0.003
0.004
1.027
<0.001
4.40
0.002
0.002
0.023
2#
0.180
0.010
0.003
0.064
1.12
<0.001
7.00
0.002
0.002
0.029
3#
0.159
0.062
0.001
0.117
<0.001
0.001
30.20
0.004
0.003
0.009
4#
0.783
0.214
0.001
0.939
<0.001
0.006
39.40
0.008
0.002
<0.001
5#
1.214
0.302
<0.001
0.989
1.34
0.009
26.60
0.003
0.006
<0.001
6#
0.842
0.260
<0.001
1.116
2.80
0.012
23.90
0.002
0.009
<0.001
7#
0.954
0.192
<0.001
1.509
4.53
0.017
29.20
<0.001
0.009
<0.001
2.3.3.2干扰元素的配制
Cu(6.00mg/mL):
称取3.000g金属铜(99.99%)于500mL锥形烧杯中,加50mL硝酸(1+1),盖上表面皿低温溶解完全,冷却,移至500mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。
As(100μg/mL):
称取0.0132g于硫酸干燥器中干燥至恒重的三氧化二砷,温热溶于6mLNaOH溶液(100g/L),移入100mL容量瓶中,稀释至刻度,混匀。
Ni(100μg/mL):
称取0.1000g金属镍(99.99%),用3mL硝酸(1+1)加热溶解,冷却,移入1000mL容量瓶中,稀释至刻度,混匀。
Zn(1mg/mL):
称取0.100g金属锌(99.99%)于250锥形烧杯中,加10mL盐酸(1+1),盖上表面皿低温溶解完全,冷却,移至100mL容量瓶中,加入10mL硝酸(1+1),用水稀释至刻度,混匀。
MgO(1mg/mL):
称取0.100g于800±50℃灼烧至恒重的氧化镁,溶于水中,移入100mL容量瓶中,稀释至刻度,混匀。
Cd(1mg/mL):
称取1.0000g金属镉(99.99%),用30mL硝酸溶解,移入1000mL容量瓶中,稀释至刻度,混匀。
Fe(50mg/mL):
称取7.15g三氧化二铁(99.99%)于250锥形烧杯中,加50mL盐酸(1+1),盖上表面皿低温溶解完全,冷却,移至100mL容量瓶中,加入10mL硝酸(1+1),用水稀释至刻度,混匀。
Mo(10μg/mL):
称取0.0150g基准三氧化钼(99.99%)于300mL烧杯中,加入1mL氢氧化钠溶液,100mL水,加热溶解。
冷却后移入1000mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。
Co(5μg/mL):
称取0.1000g金属钴(99.99%),用5mL硝酸(1+1)加热溶解,冷却,用水定容至1000mL容量瓶中,此溶液1mL含钴100μg。
移取5mL此溶液于100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。
Mn(100μg/mL):
称取0.1000g金属锰(99.99%),用3mL盐酸(1+1)加热溶解,冷却,用水定容至1000mL容量瓶中,混匀。
2.3.3.3单个元素对铅测量的影响
移取2.00mL铅标准溶液于一系列100mL容量瓶中,加入5mL硝酸,根据《铜原矿和尾矿分析方法》会议纪要中各元素的含量范围,按称样量0.5g计,各元素给定含量最大值的1.5倍逐个加入按上述方法(2.3.3.2)配制出的不同共存元素各3份,用水稀释至刻度,混匀。
按试验方法及选定的仪器工作条件进行测定铅的吸光度值,结果见表7。
表7各共存元素对铅测定的影响
干扰元素加入量
测得Pb吸光度
—
0.1310.1330.133
Cu9.00mg
0.1330.1320.133
As2.00mg
0.1330.1330.133
Ni20μg
0.1320.1340.133
Zn10mg
0.1320.1320.131
MgO34mg
0.1320.1320.131
Cd100μg
0.1330.1330.134
Fe300mg
0.1320.1320.131
Mo60μg
0.1340.1330.133
Co70μg
0.1330.1340.132
Mn210μg
0.1340.1340.135
由表7可见,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量无影响。
2.3.3.4混合共存元素对铅测定的影响
分别移取1.00mL、2.00mL铅标准溶液置于两组100mL的容量瓶中,按下表中各共存元素量一起加到各容量瓶中,加入5mL硝酸,用水稀释至刻度,混匀。
按试验方法及选定的仪器工作条件进行测定铅的吸光度值,结果见表8。
表8混合共存元素对铅测定的影响
Pb
吸光度
共存元素
1.00μg/mL
2.00μg/mL
---
0.069
0.067
0.069
0.133
0.132
0.133
Cu6mgAs0.5mgNi10μgZn5mgMgO5mgCd100μgFe150mg
Mo30μgCo25μgMn100μg
0.069
0.068
0.068
0.133
0.133
0.134
由表8可见,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。
2.3.4溶样方法的选择
2.3.4.1HCl+HNO3溶解
称取1#、2#、5#试样于烧杯中(随同试样做空白试验),以少量水润湿试样,加入10mL盐酸,盖上表面皿,煮沸3-5分钟,取下稍冷,加入10mL硝酸,盖上表面皿,加热至近干,取下冷却。
加入10mL硝酸(1+1),用水吹洗表皿及杯壁,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。
移取20mL5#试样于100mL容量瓶中并补加适量的硝酸使酸度与标准溶液一致,用水定容至刻度,混匀。
2.3.4.2NH4HF2+HCl+HNO3溶解
称取1#、2#、5#试样于聚四氟乙烯烧杯中(随同试样做空白试验),以少量水润湿试样,加入3-5mL饱和氟化氢铵,于电热板低温处微微加热,取下加入10mL浓盐酸,煮沸3-5min,取下加入10mL浓硝酸,低温加热蒸至近干。
加入10mL硝酸(1+1),用水吹洗表皿及杯壁,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。
移取20mL5#试样于100mL容量瓶中并补加适量的硝酸使酸度与标准溶液一致,用水定容至刻度,混匀。
将上述两种方法分解的试样溶液,在原子吸收分光光度计上,按选定的工作条件与标准系列溶液同时测定铅的吸光度,减去随同试样空白试验溶液的吸光度,由线性回归方程式计算出试样中铅含量,结果见表9。
表9不同试剂溶解测定铅含量(%)
溶样试剂
样品编号
HCl+HNO3
NH4HF2+HCl+HNO3
1#(0.5g)
0.00060.00070.0009
0.00170.00160.0017
2#(0.5g)
0.00860.00880.0082
0.00970.00970.010
5#(0.1g)
0.3030.3340.340
0.3550.3540.357
由表9可见,在NH4HF2+HCl+HNO3溶解时,试样的溶解效果最好,本实验选择NH4HF2+HCl+HNO3溶解试样。
2.3.5称样量的选择
本试验选择的称量量见表10。
表10样品的称量量及分取量
铅量/%
试料量/g
分取试液体积/mL
硝酸(1+1)补加量/mL
≤0.01
0.5
---
---
≥0.01~0.20
0.2
---
---
≥0.20~0.50
0.1
20.00
8
≥0.50
0.1
10.00
9
2.4分析方法
2.4.1试样
2.4.1.1试样粒度不大于100μm。
2.4.1.2试样预先在105℃~110℃烘1小时,置于干燥器中冷却至室温。
2.4.2分析步骤
2.4.2.1试料
按表10称取试料,精确至0.0001g。
独立地进行二次测定,取其平均值。
2.4.2.2空白试验
随同试料做空白试验。
2.4.2.3测定
2.4.2.3.1试料分解
将试料(2.4.2.1)置于250mL聚四氟乙烯烧杯中,以少量水润湿试样,加入3-5mL氟化氢铵饱和溶液,于电热板低温处微微加热,取下加入10mL浓盐酸,煮沸3min,取下加入10mL浓硝酸,蒸至近干,加入10mL硝酸(1+1),用水吹洗表皿及杯壁,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。
按表10分取试液于100mL容量瓶中,并补加硝酸(1+1)。
注:
1、如试料含碳量较高,需加入2mL~3mL高氯酸(3.4)。
2、硅含量高时加5mL氟化氢铵饱和溶液。
2.4.2.3.2测量
在原子吸收光谱仪217.0波长处,使用空气一乙炔火焰,以试料空白调零,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。
2.4.2.3.3工作曲线的绘制
移取铅标准溶液0mL、0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL、2.50mL、3.00mL于一组100mL容量瓶中,加入10mL硝酸(1+1),以水稀释至刻度,混匀。
此系列标准溶液每毫升含0μg、0.50μg、1.00μg、1.50μg、2.00μg、2.50μg、3.00μg铅。
在与试料溶液测定相同的条件下,以零浓度标准溶液调零,测量标准溶液的吸光度。
以吸光度为纵坐标,以被测元素浓度为横坐标,分别绘制铅的工作曲线。
2.4.3分析结果计算及表述
按式
(1)计算铅的质量分数wPb,数值以%表示:
……………………
(1)
式中:
ρ——自工作曲线上查得铅的质量浓度,单位为μg/mL;
Vo——试液的总体积,单位为毫升(mL);
V1——分取试液的体积,单位为毫升(mL);
V2——试液分取后的稀释体积,单位为毫升(mL);
m——试料的质量,单位为克(g)。
所得结果<0.1%时保留小数点后四位;所得结果>0.1%时保留三位有效数字。
3精密度试验
按试验方法(2.4)分别称取1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#试样各11只(随同试料做空白试验),按照试样分析步骤进行分解、测定,结果见表11。
表11精密度试验
样品编号
称样量
g
测定值%
平均值%
标准偏差
RSD%
1#
0.5
0.00170.00160.00170.00160.00160.00170.00160.00190.00180.00170.0019
0.0017
0.00014
1.65
2#
0.5
0.00990.00970.00970.00970.0100.01000.01000.00960.0100.00940.0094
0.0098
0.00023
2.39
3#
0.2
0.04140.04140.04150.04200.04100.04000.04280.04290.04110.04120.0400
0.0414
0.00094
2.26
4#
0.2
0.1300.1330.1320.1320.1320.1330.1330.1320.1300.1330.129
0.132
0.0014
1.08
5#
0.1
0.3540.3550.3550.3500.3570.3600.3680.3680.3510.3490.348
0.356
0.0070
1.96
6#
0.1
0.5580.5570.5520.5530.5680.5770.5740.5770.5620.570
0.566
0.0096
1.69
7#
0.1
0.9240.9160.9080.9250.9160.9060.9060.9280.9080.9100.924
0.916
0.0084
0.92
4方法加标回收实验
为了考察方法的准确度,分别在2#、4#、6#样品中加入不同量的铅各3只,按试验方法(2.4)进行分解试样、测定,结果见表12。
表12加标回收实验
样品编号
称样量/g
样品含铅量/μg
加入铅量/μg
测得铅量/μg
回收率/%
2#
0.5000
49.00
50.00
98.10
98.2
0.5001
49.01
50.00
99.50
101.0
0.5001
49.01
50.00
97.00
96.0
4#
0.2003
264.4
300.0
582.3
106.0
0.2000
264.0
300.0
568.0
101.3
0.2001
264.1
300.0
564.3
100.1
6#
0.1000
566.0
600.0
1176.5
101.8
0.1001
566.6
600.0
1177.3
101.8
0.1003
567.7
600.0
1195.1
104.6
7结论
试验结果表明,铜原矿和尾矿中铅(0.01%~0.80%)试样经过饱和氟化氢铵、盐酸、硝酸分解效果较好;试样在硝酸介质中,使用空气—乙炔火焰,于原子吸收分光光度计波长217.0nm处测量铅的吸光度,方法准确、干扰少、易操作、重复性好;方法的加标回收率在96.0~106.0%之间,方法的准确度较高;方法的相对标准偏差小于2.4%,精密度较高;适用于测定铜原矿和尾矿中0.01%~0.80%的铅含量。
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- 试验报告 铜原矿和尾矿化学分析方法 第2部分铅量的测定 火焰原子吸收光谱法 原矿 尾矿 化学分析 方法 部分 测定 火焰 原子 吸收光谱
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