均匀优化设计-氢化物发生原子吸收光谱法测定钨精矿中砷量

陈 涛，潘建忠

（赣州有色冶金研究所，江西 赣州 341000）

0 引言

钨精矿化学分析方法国家标准GB/T6150-1985［1］中砷的分析方法是采用锌还原DDTC-Ag比色法，此法步骤繁琐、砷化氢气体剧毒稍有不慎会对分析人员的身体造成较大危害、对环境也有严重的污染。随着技术的进步，原子荧光法、ICP发射光谱法、流动注射氢化物发生-原子吸收法等新技术的逐步应用，为提高效率有必要对原方法进行修订。

本试验采用国内较普及的原子吸收分光光度计与流动注射氢化物发生器联用，并运用全新的试验设计理论——均匀设计法［2］进行实验设计，能够以最少的试验次数，对多因数试验条件进行优化，得到最佳控制及测试条件。此法具灵敏度高，准确性好，快速简便，干扰元素少等优点。检出下限可到0.001％砷量。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

仪器：AA7002型原子吸收分光光度计，WHG-103G流动注射氢化物发生器（北京翰时制作所），砷空心阴极灯。

仪器工作条件：砷空心阴极灯，波长193.7nm，灯电流4mA，狭缝0.2nm，载气流量180mL/min，炉温电压80V。

主要试剂：硫酸、硫酸铵、盐酸、抗坏血酸、柠檬酸溶液（50％）、氨水。

硫脲-抗坏血酸预还原液：5％～5％，硫脲和抗坏血酸各5g溶于100mL水中。

硼氢化钾溶液：1.5％称取15g硼氢化钾和2g氢氧化钠，溶于水中，待溶解后，用水稀到1000mL。

砷标准溶液：称取0.132 0g光谱纯三氧化二砷，于250mL烧杯中，加入20mL水，0.2g氢氧化钠，置电炉上加热至完全溶解，用硫酸（1+4）中和至微酸性，移入100mL的容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，此标准溶液每毫升含砷1.0mg。

1.2 实验方法

称取0.1g（精确到0.000 1g）试样于250mL烧杯中，加入1g硫酸铵摇匀，再加入硫酸7mL，在高温电炉上分解［3］，并浓缩体积至2～3mL，冷却，用少量水吹洗表面皿及杯壁。加入8mL柠檬酸溶液，加浓氨水20mL，用水洗杯壁和表面皿，并加热赶除过量的氨水（pH7左右），冷却后，将溶液移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度混匀。随同试样做空白试验。吸取上述试液5.0mL于50mL容量瓶中，加入硫脲-抗坏血酸预还原液5.0mL，盐酸7.5mL，用水稀到刻度，摇匀。

2 结果与讨论

2.1 均匀设计

均匀设计是基于试验点在整个试验范围内均匀散布的从均匀性角度出发的一种试验设计方法，比正交试验设计具有更大的优势。本试验应用这种全新的优化试验设计理论进行实验设计规划，可用最少的试验次数寻找到最佳试验条件，提高了试验效率、节省试验时间。

2.1.1 试验因素及试验目标的确定

本法选定样品酸度、硼氢化钾浓度、载气流量、炉温为试验因素，以As的测定灵敏度为试验优化目标。

2.1.2 均匀设计表的选定

选用均匀设计表U5（54），其对应的试验安排表见表1，此表可在文献［2］中查到。U5（54）中括弧内“4”代表试验因数的个数，“5”代表试验的水平数，U右下方的“5”代表试验次数。

表1 均匀试验安排表U5（54）

酸度按5％、硼氢化钾浓度按0.5％、载气流量按20 L/min、炉温电压按10 V的水平递增，各试验因素分为5个水平进行递增安排，安排如表2。

表2 各试验因数的安排

2.1.3 试验方案

根据均匀设计理论，把表2的各因素不同水平的控制量，按表1的安排顺序制定试验方案，这4个因素不同水平的控制量被均匀的安排在表3中。测定灵敏度为试验的优化目标。

从经表3的5组试验测定中可知，试验3的测定灵敏度能满足要求，综合其他的因数，可确定最佳试验条件为试验3。即为：样品酸度15％、硼氢化钾浓度1.5％、载气流量180L/min、炉温电压80V。

表3 均匀试验方案

2.2 共存离子干扰试验

按基本试验方法，根据钨精矿的基本情况试验了W、Fe、Mn、Ca、Si、Mo、Sn、Sb、Bi、Cu、Pb、Zn等共存离子进行了试验，结果见表4。

表4 共存离子对砷的影响（各加入As5.0mg）

从表4中看出，WO3等12个元素分别与砷共存时，均未发现有明显的影响。

2.3 试样分析结果的对照

用本法测定的试样结果与原国标法（DDTC-Ag比色法）测定的结果对照见表5。

表5 试样分析结果的对照 ％

2.4 最佳条件的重复性试验

按照试验方法及试验确定的最佳分析条件对黑钨-2、国-6试样进行了11次重复性试验测定，考察本方法的精密度，结果见表6。

表6 重复性试验精密度

从表6可看出本法有较好的精密度。

2.5 加标回收试验

按照试验方法对两个钨精矿样品进行了加入砷标准回收试验，试验结果表7。

表7 加标回收试验结果

从表7可知，两个钨精矿样品加标回收试验结果分别是99.74％和100.57％，效果良好。

3 结论

在15％盐酸介质条件下，WO3、Fe、Mn、Ca、SiO2、Sn、Bi、Sb、M0O3、Pb、Cu、Zn均不干扰砷的测定。

此法具有快速简便、灵敏度高、结果准确的特点。

［1］全国有色标准化技术委员会.GB/T6150-19-1985钨精矿化学分析方法［S］.北京：中国标准出版社，1985.

［2］王国顺，郭伟强.均匀设计法：化学分析手册［M］.北京：冶金工业出版社，2000：633-636.

［3］北京矿冶研究总院.矿石中及有色金属分析手册［M］北京：冶金工业出版社，1990.