火焰原子吸收光谱法测定粗锌中的铜*

高伟，邢化冰

(1.国家再生有色金属橡塑材料质量监督检验中心，安徽阜阳 236000； 2.阜阳市产品质量监督检验所，安徽阜阳 236000)

火焰原子吸收光谱法测定粗锌中的铜*

高伟1，邢化冰2

(1.国家再生有色金属橡塑材料质量监督检验中心，安徽阜阳 236000； 2.阜阳市产品质量监督检验所，安徽阜阳 236000)

建立火焰原子吸收光谱法测定粗锌中的铜含量。采用硝酸-酒石酸溶解样品，并以其为测定溶液介质，检测波长为324.7 nm，以水为参比，采用空气-乙炔火焰以原子吸收光谱仪进行测定。在优化的实验条件下，铜的质量浓度在0.10～2.50 μg／mL范围内与吸光度有良好线性关系，相关系数为0.999 7，方法检出限为0.01 μg／mL。测定结果的相对标准偏差为1.0%～3.0%(n=11)，样品加标回收率为97%～102%。该方法具有灵敏度高，干扰少，重现性好等优点，适用于铜含量在0.001%～0.50%之间的粗锌中铜的测定。

火焰原子吸收光谱法；粗锌；铜

金属锌具有良好的压延性、耐磨性、抗腐蚀性、锻造性和常温机械性，能与多种金属制成性能优良的合金，被广泛应用于建筑、汽车、家用电器、船舶、轻工及电池等行业。粗锌是各种锌制品的首要原料之一。锌合金中含有铜元素可以增加合金的硬度和强度，改善合金的抗磨性能，减小晶间腐蚀等作用，可用作结构材料代替部分铜铝合金，在工业上用途广泛。但是粗锌中的铜超过一定含量时，锌合金铸件尺寸和机械强度会发生变化，降低合金的可延伸性，因此准确掌握粗锌中铜元素的含量具有非常重要的意义。

目前国内尚未制定相关的标准方法测定粗锌中铜的含量。文献报道中锌合金、再生锌原料以及含锌矿物中铜含量的检测方法包括X射线荧光光谱法［1］、火焰原子吸收光谱法［2-3］、电感耦合等离子发射光谱法［4-7］、辉光放电光谱法［8］、伏安法［9］、毛细管电泳法［10］、滴定法［11］、电位电解法［12］、分光光度法［13-14］等，其中X射线荧光光谱法、电感耦合等离子发射光谱法、辉光放电光谱法、毛细管电泳法所需设备成本高，操作复杂；分光光度法和滴定法测量结果误差较大且再现性不好；伏安法无法满足铜含量较大的样品测定；电解法在实际操作中耗时过长，灵敏度低；火焰原子吸收光谱法可同时满足快速，简便，准确，检测范围宽，实验代价小，所需仪器造价低，可操作性强，重现性好的特点。笔者根据粗锌中元素成分复杂的特性，采用硝酸-酒石酸溶液溶解样品，在混酸体系中，采用火焰原子吸收光谱法对样品中的铜进行测定。该方法便捷，准确，重现性好，适用于粗锌中铜含量在0.001%～0.50%之间的粗锌中铜的测定。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

原子吸收分光光度计：ZEEnit700P型，波长范围为190～900 nm，配铜空心阴极灯，光谱带宽四挡切换，单双光束自动切换，氘灯扣背景，德国耶拿分析仪器股份公司；

电子天平：BSA224S型，感量0.000 1 g，赛多利斯科学仪器(北京)有限公司

纯铜：纯度不低于99.98%，山西太钢技术中心；硝酸：优级纯，国药集团化学试剂有限公司；D-L酒石酸：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；

实验用水为去离子水。

1.2 溶液配制

硝酸-酒石酸混合溶液：称取50 gD-L酒石酸于500 mL烧杯中，加入硝酸溶液(1+1)搅拌至溶解完全，用硝酸溶液(1+1)稀释至标线，混匀，待用。

铜标准储备溶液：精确称取1.000 g纯铜于250 mL烧杯中，加入30 mL硝酸溶液(1+1)，低温加热至完全溶解，煮沸至除去氮的氧化物，冷却，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀释至标线，混匀，得质量浓度为1 mg／mL的铜标准储备溶液。

铜标准使用液：移取10.00 mL铜标准储备溶液置于200 mL容量瓶中，用水稀释至标线，混匀，得质量浓度为50 µg／mL的铜标准使用液。

铜系列标准工作溶液：分别移取0.00，0.20，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00 mL 铜标准使用液于 7 只100 mL容量瓶中，加入10 mL硝酸-酒石酸混合溶液，以水稀释至标线，混匀，配制成铜质量浓度为0.00，0.10，0.50，1.00，1.50，2.00，2.50 μg／mL 的 系列标准工作溶液，待测。

1.3 仪器工作条件

检测波长：324.7 nm；灯电流：2.0 mA；光谱通带宽度：1.2 nm；燃烧器高度：4 mm；燃气：乙炔，流量为40 L／h；读数时间：3 s。

1.4 样品处理

准确称取2.00 g试样于250 mL烧杯中，在室温条件下，缓慢加入20 mL硝酸-酒石酸混合溶液，盖上表皿，待剧烈反应后，低温电加热样品溶解至清亮，取下稍冷。用少量水吹洗表皿及杯壁，继续加热至微沸，取下冷却，移入200 mL容量瓶中，用水稀释至标线，混匀，待测。

根据试样的铜含量，选择不同的试样溶液取样量、混酸添加量及稀释体积见表1。按照表1分取一定量的试样溶液于100 mL容量瓶中，加入一定量硝酸-酒石酸混合溶液，用水稀释至标线，混匀。随同试样做试剂空白。

表1 取样量、添加量及稀释体积

1.5 标准工作曲线绘制

在1.3仪器工作条件下，以水为参比，对铜系列标准工作溶液进行测定。以铜的质量浓度(c)为横坐标，吸光度(A)为纵坐标，绘制标准工作曲线。

2 结果与讨论

2.1 硝酸-酒石酸混合溶液溶液用量的选择

在配制质量浓度为1.0 μg／mL的铜标准溶液时，加入不同的硝酸-酒石酸混合溶液，考察其对铜吸光度的影响，结果见表2。由表2可知，当硝酸-酒石酸混合溶液为0～20 mL时，铜的吸光度基本一致。综合考虑仪器腐蚀、分析成本和待测成分的稳定性等因素，选择10 mL硝酸-酒石酸混合溶液。

表2 硝酸-酒石酸混合溶液溶液用量对吸光度的影响

2.2 锌基体干扰试验

粗锌中锌含量一般为90.0%～99.5%，锌基体溶液中锌的质量浓度不超过10 mg／mL。考察锌质量浓度分别为 0.0，1.0，5.0，10.0 mg／mL 时对 1.0 μg／mL铜标准溶液吸光度的影响，结果见表3。由表3可知，锌含量不大于10.0 mg／mL时，铜的吸光度基本一致，锌对测定结果无干扰。

表3 锌基体干扰试验结果

2.3 共存元素干扰试验

粗锌中含有 Pb，Fe，Sb，As，Cd，Sn等多种共存元素与少量Ge，In等元素。在铜质量浓度为1.0 μg／mL，锌基体溶液质量浓度为 0.0，0.5，5.0，10.0 mg／mL，Pb，Fe，Sb，As，Cd，Sn，Ge，In共存元素按照加入最大量分别为 500，100，50，50，200，50，50，50 μg／mL，针对粗锌中共存元素进行干扰测定，结果见表3。由表3可知，粗锌中共存元素不超过上述量，采用火焰原子吸收光谱法测定铜，其共存元素对测定结果基本无影响。

表3 共存元素干扰试验结果

2.4 线性方程及检出限

按1.5方法绘制标准工作曲线，线性方程为A=0.289 1c+0.004 2，相关系数为0.999 7。对质量浓度(c)为0.5 μg／mL的铜标准溶液测定10次，吸光度的平均值(A)为0.068 1，标准偏差(s)为0.000 759。按DL=csk／A(k=2)［15］计算方法检出限为 0.01 μg／mL。

2.5 精密度试验

取4组含铜量不同的粗锌样品，按照1.4方法处理，在1.3仪器工作条件下分别重复测定11次，测定结果见表4。由表4可知，测定结果的相对标准偏差为1.0%～3.0%，表明该法精密度。

表4 精密度试验结果 %

2.6 加标回收试验

分别称取1#和2#粗锌试样2.00 g，添加一定量的1 mg／mL铜标准溶液，对其进行加标回收试验，测定结果见表5。由表5可知，样品的加标回收率为97%～102%，表明该方法可满足分析要求。

表5 回收试验结果 %

2.7 准确度试验

由于市场上粗锌标准样品较少，因此试验选择3组锌合金标准物质，用本实验方法测定其铜含量，结果见表6。由表6可知，本法测定结果与标准值基本一致，表明该方法准确度较高。

表6 方法比对试验结果 %

3 结语

采用硝酸-酒石酸溶解样品，并以其为测定溶液介质，使用火焰原子吸收光谱法测定粗锌样品中的铜含量。该方法操作简单，灵敏度高，干扰少，重现性好，可满足粗锌中铜的检测要求。

［1］冯秀梅，李颖，陆筱彬，等. X射线荧光光谱法测定锌合金中铜和铜［J］.冶金分析，2015，35(5)： 63-66.

［2］李丽容.原子吸收法测定锌合金中铜、铅、铁、镉元素［J］.冶金从刊，1996(1)： 33-36.

［3］潘海燕，陆梅.原子吸收法测定土壤中铜和锌的不同消解方法比较［J］.贵州环保科技，2004，10(4)： 45-46.

［4］袁秀茹,谈建安，王建波，等. ICP-AES法测定铜镍矿、铅锌矿中铜、镍、铅锌、钴［J］.分析测试技术与仪器，2009，15(1)： 47-50.

［5］苏春风.电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定再生锌原料中铜、铅、铜、铟、镉、砷、钙、铝［J］.中国无机分析化学，2016，6(1)： 53-58.

［6］冯慧林. ICP-AES法测定铅锌混合矿中的铜、铜、砷、锌［J］.中国科技博览，2016(3)： 29-30.

［7］胡璇，李跃平，石磊.基体匹配法和内标法-电感耦合等离子发射光谱法测定锻造锌合金中高含量铝和铜光谱干扰校正的比较［J］.冶金分析，2014，34(4)： 17-20.

［8］高品，于媛君.辉光放电光谱法分析锌合金中多元素含量［J］.鞍钢技术，2016(3)： 36-40.

［9］马桂云，王京平，周秋华.方波溶出伏安法测定蔬菜中铜、锌［J］.应用化学，2005，34(9)： 573-575.

［10］韦寿莲，严子军，邓国根，等.毛细管电泳分离检测中草药叶下珠中铜、钴、锌［J］.化学研究及应用，2008，20(11)： 1 508-1 513.

［11］王京平，陈芳.EDTA连续滴定法测定铜连线镀层中铜和锌［J］.冶金分析，2005，25(3)： 61-63.

［12］姚守拙，张小腾.压电传感控制电位电解法快速测定锻造锌合金中的铜和锌［J］.分析试验室，1990(1)： 30-31.

［13］潘振声，沈铭能，潘教麦.间羟基苯氮安替比林分光光度法测定合金中微量铜［J］.冶金分析，2007，27(1)： 39-42.

［14］李开雄，任英.锌合金中铜的流动注射-分光光度分析［J］.电力科学与技术学报，1989(4)： 67-70.

［15］GB／T 7728-1987 火焰原子吸收光谱法通则［S］.

Determination of Copper in Crude Zinc by Flame Atomic Absorption Spectrometry

Gao Wei1, Xing Huabing2
(1. National Renewable Non-ferrous Metal Rubber Material Quality Supervision Inspection Center, Fuyang 236000, China;2. Fuyang Institute of Product Quality Supervision amp; Inspection, Fuyang 236000, China)

A method for determination of copper in crude zinc by flame atomic absorption spectrometry was developed. The samples were dissolved by nitric acid-tartaric acid, and nitric acid-tartaric acid as the medium of the determination solution, and the content of copper in crude zinc was determined by atomic absorption spectrophotometer with an air-acetylene flame at a wavelength of 324.7 nm and water as reference. Under the optimal conditions, the mass concentration of copper had a good linear relationship with absorbance in the range of 0.10-2.50 μg／mL, the correlation coefficient was 0.999 7, the detection limit was 0.01 μg／mL. The relative standard deviation of determination results were 1.0%-3.0%(n=11), and the sample recoveries were 97%-102%. The method has the advantages of high sensitivity,low interference and good reproducibility, which is suitable for determination of copper in crude zinc whose copper content between 0.001% and 0.50%.

flame atomic absorption spectrometry; crude zinc; copper

O657.3 文献标识码：A 文章编号：1008-6145(2017)06-0027-03

10.3969／j.issn.1008-6145.2017.06.006

*国家标准委员会行业标准制修订基金项目(有色标秘[2016] 41号)

联系人：高伟；E-mail： 178983626@qq.com

2017-09-28