原子吸收和原子荧光光谱分析

陈录（西藏玉龙铜业股份有限公司西藏昌都 854000）

原子吸收和原子荧光光谱分析在我国发展至今，已经成为各种涉及元素分析行业中对元素进行微量分析和痕量分析的重要方法。本文主要对原子吸收光谱分析和原子荧光光谱分析的概念和原理进行阐述，并结合铜业中需要对有关化学成分铜、铁、铅、锌、镁、银的化学分析方法进行讲解。

一、原子吸收光谱分析和原子荧光光谱分析的概念

1.原子吸收光谱分析的形成

原子吸收光谱(也称为原子吸收分光光度分析)是一种光基于样本元素的辐射特性来衡量元素广播特征的方式,源蒸汽通过元素时,由基态原子吸收蒸汽分析物,削弱的辐射光强度水平,可以发现在测量元素在样品中的含量。在元素的原子中,电子围绕原子核按照一定的轨道,每个电子的运动状态描述都依靠四个量子数。不同的电子量子数,有不同的能量,原子能是电子能量的总和。原子在一个完全自由的、最低能量的条件下,称为基态(E0)。在热能、电能或光等基态能量的作用下,原子吸收能量以后，最外层的电子产生由低到高过渡,从低能状态过渡到一个更高的能量状态,形成兴奋的原子。受激原子(Eq)很不稳定,当他们返回到基态时,能量辐射的热量或光,成为发射光谱。

2.原子吸收光谱的特点

用来检测元素能量变化的原子吸收光谱分析具备以下优点：选择性强。这是由于原子吸收带宽是狭窄的。因此,测定的完成是比较快速和简单的,有条件实现自动操作。在原子吸收光谱分析中，光谱干扰是不太可能的,因为在光谱主线附近的谱线很窄,比发射谱线重叠概率要小得多,所以光谱干扰很小。甚至和相邻线分离是不完整,也会因为辐射空心阴极灯不传输波长的辐射,所以少干扰,容易克服；灵敏度高。原子吸收光谱是研究原子属性灵敏度最高的方法之一。火焰原子吸收法的灵敏度是十亿分一，而石墨炉原子吸收光谱法绝对灵敏度则是课以达到更低的级别。其它大部分的常规分析中的元素也是很容易就可以达到p p m级。

二、利用原子吸收光谱分析对铜矿元素进行化学分析

1.利用原子吸收光谱分析铜矿中银元素的化学分析方法

原子吸收光谱法测定矿石样品中低含量银的方法虽已广泛应用，但由于对铜精矿中银的测定存在铜对银的干扰，测定精度受到一定的局限。有效解决铜对银的干扰是采用原子吸收光谱法测定铜精矿中银量的关键。

（1）仪器设备和试剂

A A S 110型原子吸收分光光度计，银空心阴极灯。银标准溶液（l 00 μg/ml）：称取纯银（99.99%）0.1000 g置于250 ml的烧杯中，加硝酸20 ml，溶解后移入100 ml容量瓶中，加盐酸80 ml，以水稀释至刻度，使用时稀释至10 μg/ml。所用试剂均为分析纯、水为二次蒸馏水。

波长328.1n m，灯电流5mA，光谱通带宽度0.1mm，燃烧器高度6 mm，空气流量6.0 L/mi n，乙炔流量1.3 L/mi n。

（2）试验方法

取银标准溶液50～100 μg于50 ml容量瓶中，加入硝酸、硫脲溶液（8%）、硫酸铜溶液等介质，在波长328.1n m处，用空气－乙炔火焰测定吸光值。

称取0.5～1.0 g（准确至0.l mg）试样于400 ml烧杯中，用水润湿，加20 ml用硝酸钾饱和过的硝酸，低温加热溶解至体积约为l 0 ml，加入5ml高氯酸，加热至冒白烟1～2 mi n，取下稍冷，用水洗皿表及杯壁，控制体积为20～30 ml，煮沸使盐类溶解，冷至室温，摇动下滴加入1ml8%硫脲溶液，若有少量白色沉淀析出，滴加20%Fe C l 3溶液，使之消失。放置5mi n，定容至50 ml容量瓶中，干过滤，滤液按仪器工作条件进行测定。

（3）试验结果与讨论

样品的溶解

铜精矿中的银主要以硫化物、氯化物、金属银及银合金的形式存在，由于样品中含银量低，因而要求称样量大，仅用王水溶样样品难于全部打开，对于河台金矿含硫较高的铜精矿样品还会析出单质硫包裹试样，若不对其预焙烧，分析结果则明显偏低。经试验证明，用饱和氯酸钾的硝酸溶解样品，再加高氯酸冒烟l～2 mi n，不会有单质硫析出，样品分解完全，未出现结果偏低现象。在50 ml体积中加入高氯酸达5ml未见其对银的吸光值有影响。

铜的干扰情况

在拟定的条件下大多数共存元素不干扰测定，但铜会产生较大的干扰。本试验着重考查铜对银的干扰情况。在银量为50～100 μg的溶液内，加入不同量的硫酸铜进行试验，其结果见表1，从表可以看出铜对银略有正干扰，因此试验采取了在银标准溶液中加入0.3 g铜，使其与试样中铜量基本一致，抵消铜的影响。

硫脲用量的影响

用硫脲络合银可以于低酸度下进行银的测定，且在微量盐酸存在下，用空气－乙炔火焰原子吸收测定银，其灵敏度为普通水溶液中3倍以上，大量铜及氯离子并不干扰银的测定。本试验在银标准液和试样中分别加入不同量的硫脲（8%）。银标准溶液中是否加入硫脲对吸光值没有影响，而试样中未加入硫脲时其吸光值明显偏低，可能是由于试样溶液中存在氯化银沉淀，而硫脲能在低酸度时溶解氯化银，使银呈A g（C SN2 H 4）3＋ 合物存在溶液中，且能长时间保存稳定的缘故。试验发现，试样中加入过量的硫脲，会产生大量沉淀，使吸光值偏低。为了验证这一事实，对银标准溶液中加入不同量硫脲进行了试验，结果表明，加入硫脲量要以不使溶液产生铜的硫脲络合物白色沉淀为恰当。因此，选用加入1.0 ml 8%硫脲溶液，要求硫脲要现用现配，试样加入硫脲后产生的少量白色沉淀可以滴加20%的Fe C l 3溶液消除沉淀，如果沉淀太多应该重新分析。

试样中加入银标准溶液的回收试验

在已知含银量的试样（含银66.5g/t）中加入不同量的的银标准液进行回收试验。称取1.0000 g试样，按分析方法溶样后，加入银标准液进行试验，在试样中加入银标准液回收率在98.5%～102%。

2.利用原子吸收光谱分析铜矿中铜和锌元素的化学分析方法

（1）主要仪器与试剂

原子吸收分光光度计及配套设备、50 ml容量瓶4只，1ml、2 ml、5ml吸量管各一支，吸耳球一个 1.1.3锌或铜等标准储备液，浓度均为100 u g/ml；去离子水、0.5%H C l。

（2）实验原理

原子吸收光谱分析法主要用于定量分析，其基本依据是：将一束特定波长的光照射到被测元素的基态原子蒸气中，原子蒸气对这一波长的产生吸收，未被吸收的光则透射过去。 在使用锐线光源和低浓度的情况下，基态原子蒸气对共振线的吸收符合比尔定率，将消化好的样品直接吸入火焰，火焰中形成的光源发射的特征谱线产生吸收。将测得的样品吸光度和标准溶液的吸光度进行比较，确定样品中被测元素的含量。 该方法快速、干扰少。在常见浓度下不干扰测定。

（3）实验步骤

吸取铁标锌准溶液（标准溶液吸取量可根据样品含锌量高低来确定），0.5mL，1.0 mL，2.5mL分别置于50 mL容量瓶中加入1ml 0.5%H C l，再加蒸馏水到刻度线，混合均匀。

将处理后的样品溶液试剂空白液和锌标准溶液分别导入火焰原子仪器进行测定，参考测定条件：波长为216.7 n m，灯电流狭缝、空气乙炔流量及灯头高度均按仪器说明调至最佳状态，记录其相应吸光度值，与标准曲线比较定量，后代入公式求出含量。

将处理后的样品用同样的方法在石墨炉原子仪器中测出吸光度值，与标准曲线比较定量，后代入公式求出含量。

三、只读光谱仪等设备的使用常识

1.光谱操作的准备工作

光谱仪的分析软件采用的是标准的WINDOS操作环境，所以要求操作员有一定的计算机知识，如果您在操作光谱仪前对微软公司的WINDOS不熟悉的话，请先熟悉WINDOS操作的基本知识。

2.键盘与鼠标的使用

众所周知WINDOS操作系统的最大优点就是操作灵活，可同时打开多个窗口。为了方便于鼠标与键盘的同时操作，我们分析软件中的只要功能也设计成既可以使用键盘，也可以使用鼠标来进行操作，在下面的章节中，我们会详细的介绍给用户。

总结

对于铜矿行业而言，对样品进行化学分析是必须的工作之一，其中，应用原子吸收和原子荧光光谱分析的方法对样品进行分析是常用的方法。通过本文的研究，希望可以对相关工作单位提供理论支持。

[1]迟锡增;陈伯涛;张玉鸾;甄谓先;陈维杰;;双硫腙萃取-火焰原子吸收光谱法测定水中痕量镉、锌、铅、铜、镍、铁与锰[J];北京师范大学学报(自然科学版);1980年02期.

[2]张祖训;黄文裕;;方波极谱研究—Ⅵ悬汞电极阳极溶出伏安法测定高纯铝中痕量镉[J];南京大学学报(自然科学版);1980年02期.