连续光源火焰原子吸收光谱法同时测定氢氧化钴中的镍铜锰铁钙镁钠镉

朱国忠,徐艳燕,庞 燕，郝凤梅

(1.国家镍钴新材料工程技术研究中心，甘肃 兰州 730101；2.兰州金川新材料科技股份有限公司，甘肃 金昌 737100)

连续光源火焰原子吸收光谱法同时测定氢氧化钴中的镍铜锰铁钙镁钠镉

朱国忠1,2,徐艳燕1,2,庞 燕1,2，郝凤梅1,2

(1.国家镍钴新材料工程技术研究中心，甘肃 兰州 730101；2.兰州金川新材料科技股份有限公司，甘肃 金昌 737100)

研究了采用连续光源原子吸收光谱法同时测定氢氧化钴中的镍、铜、锰、铁、钙、镁、钠、镉，通过选取不同像素点和灵敏度的测定谱线，在同一溶液中测定多种元素，采用IBC扣背景模式，提高测定结果的稳定性，降低基体元素对测定结果的影响，通过加入基体钴元素消除钴对各元素不同程度的干扰。本法测定回收率为90%～120%，相对标准偏差不大于5%，测定结果与标准样品推荐值相吻合。

连续光源原子吸收；氢氧化钴；镍；铜；锰；铁；钙；镁；钠；镉；同时测定

氢氧化钴常用作生产四氧化三钴的前驱体。四氧化三钴是锂离子电池的重要原料，为了保证锂离子电池的充放电性能，需要严格控制氢氧化钴的物理化学指标，其中镍、铜、锰、铁、钙、镁、钠、镉等杂质元素质量分数是氢氧化钴的重要控制指标，要求每个元素质量分数均控制在0.001%～0.08%范围内，才能保证四氧化三钴产品质量。

镍、铜、锰、铁、钙、镁、钠、镉的测定通常采用原子吸收分光光度法，由于各元素含量不一致以及测定灵敏度不同，需要在不同的稀释倍数下完成测定，加上基体钴对测定的影响，需要配制2套以上的标准溶液，测定过程较繁琐，影响分析速度。

连续光源原子吸收光谱仪采用高聚焦氙灯取代传统的空心阴极灯，可实现光源连续发射，同时采用光栅分光系统进行分光，大幅提高光学系统分辨率，采用二极管阵列作检测器，从而可实现全谱测定，使多元素在不同灵敏度下的同时测定成为可能。连续光源原子吸收法在同时测定多元素方面已有一些应用，主要针对水质[1]、食品[2]等水系沉积物[3]的分析，在金属样品分析方面应用较少[4-7]，未见用于钴及钴盐的分析。试验研究了绿色连续光源原子吸收法同时测定氢氧化钴中镍、铜、锰、铁、钙、镁、钠、镉多种元素。

1 试验部分

1.1 试剂与仪器

盐酸、硝酸，高纯；钴(99.999%)，用硝酸溶解，制备成100 g/L 钴溶液；

镍、铜、锰、铁、镉、钙、镁、钠混合标准工作溶液：移取市售1.00 g/L各元素储存液，配成标准工作溶液，质量浓度均为10 mg/L。

试验用水为一级水。

连续光源原子吸收光谱仪，CONTRAA300，德国耶拿仪器有限公司，按各元素灵敏度选择波长及像素点。仪器工作条件见表1。

表1 连续光源原子吸收光谱仪工作条件

1.2 试验方法

移取不同量镍、铜、锰、铁、镉、钙、镁、钠混合标准工作溶液放入系列100 mL容量瓶中，加入高纯钴基体溶液，配成20 g/L的钴混合标准溶液，在原子吸收光谱仪上，按照仪器设定条件，测定吸光值，计算相对标准偏差。样品与标准系列同测，计算样品中各元素含量，或由仪器直接给出测定结果。

2 试验结果与讨论

2.1 测定介质的影响

在仪器设定条件下，测定不同浓度盐酸、硝酸、高氯酸对1.0 mg/L镍、铜、锰、铁、镉、钙、镁、钠测定的影响。结果表明：2%以上盐酸对钙的测定有负干扰；5%以内的盐酸、硝酸对除钙外其他元素测定没有影响；2%以内的高氯酸对各元素的测定没有影响。本法采用盐酸、硝酸溶样，测定介质为硝酸，因此，介质对测定不产生干扰。

2.2 基体元素的干扰

氢氧化钴中杂质元素含量较低，钴质量分数在63%左右，基体钴和杂质元素的比例倍数较大。为研究钴的加入对杂质元素的影响，考察在2%硝酸介质中，不同钴加入量对1 mg/L镍、铜、锰、铁、镉、钙、镁、钠测定的影响，试验结果见表2。表中吸光值为扣除基体中各杂质元素引起的吸光值之后的结果。

表2 基体元素对测定的影响

从表2看出：钴加入量为4 mg/mL对1 mg/L镍、锰、铁、钙的测定有显著干扰；钴加入量为10 mg/mL对1 mg/L铜、镁的测定有显著干扰；钴加入量为20 mg/mL对1 mg/L镉、钠的测定有干扰。本法采用基体加入法消除干扰。

2.3 待测元素之间的相互干扰

为考察试验条件下共存杂质元素的相互干扰情况，用2%硝酸作介质，在钴加入量20 mg/mL条件下，单独测定1 mg/L单个元素吸光值和混合标准溶液中各元素吸光值，结果见表3。可以看出，待测定元素之间没有显著干扰。

表3 待测元素之间的相互干扰试验结果

3 样品分析

3.1 标准曲线的绘制

分别移取0、2.50、5.00、10.00、25.00、50.00 mL混合标准溶液于100 mL容量瓶中，加入100 g/L钴基体20 mL，再加入2 mL硝酸，混匀，在连续光源原子吸收光谱仪上，按照仪器设定条件测定吸光值，同时在仪器上自动绘制标准工作曲线。在仪器给出的标准曲线中，0～5.00 mg/L范围内，按照二次曲线拟合，上述元素的线性关系良好。

3.2 样品分析步骤

称取干燥过的氢氧化钴3.000 g，用少量水湿润，加15 mL盐酸并加热分解，蒸至小体积。再加入5 mL硝酸，蒸至小体积，重复2～3次，控制体积2～3 mL。加入30～40 mL水，煮沸5 min，放置室温后，移入100 mL容量瓶中，定容，按设备设定测定条件测定吸光值，标准系列同测，测定浓度，计算分析结果。同时进行空白试验。

3.3 加标回收试验

在仪器设定条件下，对样品进行加标回收试验，结果见表4。可以看出：各元素加标回收率在95%～120%之间，测定结果较为准确。

表4 加标回收试验结果

3.4 精密度测定

在仪器测定条件下，对样品进行精密度测定，结果见表5。可以看出，测定方法的相对标准偏差不大于5%，表明测定结果精密度较高。

表5 样品精密度测定结果(n=11)

3.5 准确度测定

由于没有氢氧化钴标准样品，试验采用氧化钴有色行业标准样品(YSS-005)拟定条件测定准确度。首先称取一定量氧化钴标准样品加入测定溶液中，使测定溶液中钴质量浓度在20 g/L左右，再用盐酸溶解，转换成硝酸介质，在仪器测定条件下进行测定，并与标样推荐值进行对比，结果见表6。YSS-005标准样品中没有钙和钠的推荐值，所以钙和钠的标样推荐值为其他分析方法测定结果。由表6看出，样品测定值与标准样品推荐值非常吻合，表明测定结果准确、可信。

表6 测定值与标样推荐值对比 %

4 结论

采用连续光源原子吸收同时测定氢氧化钴中的铜、铁、锰、镉、镍、镁、钙、钠，采用不同的像素点和元素测定谱线，可得到各元素合适的测定灵敏度，从而实现同一溶液中多元素的同时测定；采用建模扣背景模式，一定程度上可减少基体元素的干扰。标样检测和实际应用结果表明，本法测定结果准确，测定更加简便。

[1] 杨华，张永刚，王静，等.连续光源原子吸收法测定地表水重钾钠钙镁[J].环境科学导报，2013，32(4):120-122.

[2] 舒海霞,张海清,许锡娟，等.连续光源原子吸收光谱仪测定茶叶中的重金属[J].大科技，2013,7(13):276-277.

[3] 李雪华，张明.连续光源原子吸收光谱法同时测定水系沉积物中的铜、铅、镉、锰[J].现代仪器,2011,17(2):72-74.

[4] 汪雨，杨啸涛，杨啸涛，等.连续光源原子吸收光谱法的研究进展及应用[J].冶金分析,2011,31(2):38-47.

[5] 王纪华，王琳，赵金莲，等.连续光源原子吸收光谱法同时测定镍基溶液中微量铁、钴、铅、锌含量[J].现代仪器，2012，18(4):87-91.

[6] WELZ B,BORGES D L G,LEPRI F G,et a1.High-resolution continuum source electrothermal atomic absorption spectrometry:an analytical and diagnostic tool for trace analysis[J].Spectrochimica Acta Part B:Atomic Spectroscopy,2007,62(9)：873-883.

[7] 李晓红，王春叶，郭国龙.火焰原子吸收法测定硝酸钍中微量钾和钠[J].湿法冶金，2015，34(3):256-258.

Simultaneous Determination of Nickel,Copper,Manganese,Iron,Calcium,Magnesium, Sodium and Cadmium in Cobalt Hydroxide by Continuous Light Source Flame Atomic Absorption Spectrometry

ZHU Guozhong1,2，XU Yanyan1,2，PAN Yan1,2，HAO Fengmei1,2

(1.NationalNickelandCobaltAdvancedMaterialsEngineeringResearchCenter,LanZhou730101,China；2.LanzhouJinchuanAdvancedMaterialsTechnologyCo.,Ltd.,Jinchang737100,China)

Simultaneous determination of nickel,copper,manganese,iron,calcium,magnesium,sodium and cadmium in cobalt hydroxide by continuous light source atomic absorption spectrometry were studied.By selecting different measurement points and different sensitivity lines，the multi-elements in the same solution were determinated.The stability of the determination results was improved and the effects of matrix elements on the determination results was reduced using the way of IBC buckle background.Adding the matrix of cobalt elements to eliminate the different levels of interference of cobalt on the elements.The recoveries were 90%-120%,the relative standard deviations were less than 5%,the determination results obtained by the method accord with the standard samples value.

continuous light source flame atomic absorption spectrometry(CS-FAAS);cobalt hydroxide； nickel;copper;manganese;iron;calcium;magnesium;sodium;cadmium;simultaneous determination

2016-12-14

朱国忠(1968-)，男，浙江武义人，本科，高级工程师，主要研究方向为有色金属冶金分析。E-mail：zgz2006@yeah.net。

O657.31

A

1009-2617(2017)04-0346-04

10.13355/j.cnki.sfyj.2017.04.021