原子荧光法测定载金炭中砷的样品前处理方案

罗秀芬

（福建紫金矿冶测试技术有限公司，福建 龙岩 364000）

原子荧光法测定载金炭中砷的样品前处理方案

罗秀芬

（福建紫金矿冶测试技术有限公司，福建 龙岩 364000）

本文主要研究了载金炭中砷的检测——样品前处理的试验方案，即酸分解和高温焙烧除炭分解两种试验方案。酸分解试验中主要有硝硫混酸及氯酸钾、硝硫混酸、硝酸-高氯酸混酸试验；高温焙烧除炭主要有硝酸镁-氧化镁试验。通过加标试验，笔者探讨了几种方案的可行性，建议采用硝酸、硫酸不冒尽硫酸烟为载金炭中砷的样品前处理方式。

原子荧光法；载金炭；砷；样品前处理

活性炭是一种具有发达孔隙结构、巨大比表面积和优良吸附性能的含碳物质。它主要由碳元素组成，同时含有氢、氧、硫、氮等元素，以及一些无机矿物质。活性炭作为吸附剂，具有很多的优越性：孔隙结构发达、比表面积大；炭表面含有多种官能团；具有催化活性；性能稳定，可在不同温度和酸碱度下使用；同时也可以经过再生，进行再次利用。因此，活性炭的应用领域不断扩大，近年来，活性炭已成为提金技术的核心。载金炭是指活性炭吸附金后的一种物质。活性炭在吸附金的同时，也吸附许多其他元素。研究发现，活性炭对砷也有一定的吸附效果，载金炭中的砷含量会影响金后续的解析工艺，也污染工作环境。因此，对载金炭中砷的监测具有重要意义[1]。

目前，样品中痕量砷的检测手段很多，常用的检测方法有分光光度法、原子吸收法、原子荧光光谱法、电化学法以及电感耦合等离子体发射光谱法等。由于具有线性范围宽，准确度、精密度、选择性好，操作方便等优点，原子荧光光谱法被广泛应用于地质、生化、环保和冶金等领域中砷的检测。由于原子荧光光谱法十分成熟，因此对于活性炭中砷的检测方法研究主要集中在改进样品的前处理手段，要使炭能除去，同时不影响砷的损失。学者许雪笙等人用艾氏卡半熔法消解样品，用氢化物原子吸收法成功地测定了活性炭样品中微量砷[2]。学者张园力等人以MgO-Mg（NO3）2为保护剂，高温灰化除炭，然后用氢化物ICP-AES法测定。两中方法虽然成功地解决了活性炭难消解、砷易挥发损失的问题，但由于处理过程复杂，方法难以掌握；并且在处理过程中引入大量基体，导致检测结果不稳定，目前国内关于载金炭中砷的检测方法还较少[3-4]。

本试验是以原子荧光光谱法为检测手段来讨论各种前处理方案的可行性的。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

1.1.1 仪器

瑞利非色散原子荧光光谱仪，仪器型号AF-610A，附砷空心阴极灯。

高纯氩气：用作屏蔽气、载气。

1.1.2 试剂

盐酸、硝酸、硫酸、高氯酸均为优级纯；氯酸钾、氧化镁、硝酸镁、氢氧化钾为分析纯。

硼氢化钾溶液（15 g/L）：称取1.5 g硼氢化钾溶于100 mL氢氧化钾（0.5 g/L）溶液中，现用现配。

硫脲-抗坏血酸溶液（0.5 g/L）：称取5.0 g硫脲和5.0 g抗坏血酸溶于100 mL水中，现用现配。

砷标准贮存液：称取0.1 320 g三氧化二砷（预先在105℃烘1 h，置于干燥器中冷却至室温）与100 mL烧杯中，加5 mL氢氧化钠溶液（200 g/L），低温加热使其溶解，加水50 mL，2滴酚酞乙醇溶液（1 g/L），用硫酸（1+1）中和至红色刚消失，再过量2 mL，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，此溶液1 mL含100 μg砷。

1.2 仪器工作条件

负高压270 V，原子化器温度室温（挡），原子化器高度7.0 mm，载气流量700 mL/min；灯电流70 mA；读数时间14 s；延迟时间2 s；读取方式是峰面积，测量方法是标准曲线法。

1.3 实验方案

1.3.1 选择的5种前处理方案

（1）称取载金炭试样0.5 g，置于250 mL烧杯中，加入0.2～0.4 g氯酸钾，加入10 mL浓硝酸，盖上表面皿，低温加热20～30 min，稍冷，加5 mL浓硫酸加热至冒白烟，趁热滴加1～2 mL浓硝酸，重复几次至炭末消失，溶液变清亮，继续加热至刚冒白烟，取下，冷却，加入5 mL浓盐酸，加热至微沸，取下冷却，定容于50 mL容量瓶。

（2）称取载金炭试样0.5 g，置于250 mL烧杯中，加入10 mL浓硝酸，盖上表面皿，低温加热20～30 min，稍冷，加3 mL浓硫酸加热至冒白烟，趁热滴加1～2 mL浓硝酸，重复几次至炭末消失，溶液变清亮，继续加热至白烟冒尽，取下，冷却，加入5 mL浓盐酸，加热至微沸，取下冷却，定容于50 mL容量瓶。

（3）称取载金炭试样0.2 g，置于250 mL烧杯中，加入5 mL浓硝酸，盖上表面皿，低温加热10～20 min，稍冷，加2 mL浓硫酸加热至刚冒白烟，趁热滴加1～2 mL浓硝酸重复几次至炭末消失，溶液变清亮，继续加热至冒白烟冒，取下，冷却，加入5 mL浓盐酸，加热至微沸，取下冷却，定容于50 mL容量瓶。

（4）称取载金炭试样0.1 000 g，置于250 mL烧杯中，加少量水润湿，加入10 mL浓硝酸，加热5 min后，取下，加入5 mL HClO4，盖上表面皿，于电热板上加热分解至溶液澄清，继续加热至冒白烟2～3 min，取下稍冷，洗去表面皿，用水冲洗杯壁，补加5 mL盐酸及少量水，电热板上加热数分钟后取下，冷却至室温，移入50 mL容量瓶中。

（5）称取载金炭试样1 g，置于瓷坩埚中，加入不同量的砷标准溶液，加入0.5 g硝酸镁，上面再覆盖0.5 g五氧化镁，置于马弗炉中，从低温开始升温至550℃，稍开炉门灼烧2～3 h至炭灼烧完全，取出冷却，加入5 mL盐酸，加热至微沸，取下冷却，定容于50 mL容量瓶。

1.3.2 统一采用以下方法测定

分取10 mL上清液于25 mL比色管中，加入2.5 mL浓盐酸和2.5 mL硫脲-抗坏血酸溶液，用水稀释至刻度，混匀，放置20 min。在最佳仪器条件下，以5%的盐酸溶液为载流，以硼氢化钾溶液为还原剂，以随同的空白试验溶液为参比，测量试料中砷的荧光强度，从工作曲线上查出相应的砷浓度。

1.3.3 工作曲线绘制

分别吸取0.00 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL砷标准溶液于50 mL容量瓶中，加入5 mL浓盐酸，加入5 mL硫脲-抗坏血酸溶液，用水稀释至刻度，混匀，放置20 min。在与试料溶液相同测定条件下，绘制标准工作曲线。

2 结果与讨论

2.1 前处理过程讨论

实验方案中的五种前处理方案的主要过程是：称样量、所用试剂、是否有冒尽硫酸烟、溶样时间等，分别对其进行比较，具体情况如表1所示。

表1数据表明，①采用硝酸、硫酸和氯酸钾，硫酸烟无冒尽，所用的溶样时间较长；②③都采用硝酸、硫酸作为前处理，称样量越少，溶样时间越少；④采用硝酸、高氯酸，溶样的时间最少；⑤采用MgO-Mg（NO3）2，所用的溶样时间较长。

2.2 回收率试验

以下是对5种方案分别做了加标回收试验的数据，表2、3、4、5、6分别为方案①、②、③、④、⑤的回收率试验情况。

表1 5种前处理过程比较

表2 方案①回收率试验

表2数据表明，方案①回收率为90.5%～105%，显示此方案是可行的。

表3 方案②回收率试验

表3数据表明，方案②回收率为49.47%～63.18%，可见采用硝酸-硫酸溶样，硫酸烟冒尽时结果不稳定且偏低。此外，硫酸冒烟时温度较高，会对砷造成损失。

表4 方案③回收率试验

表4数据表明，采用硝酸-硫酸溶样，炭末除尽后取下，试样的回收率在100%～105%，显示此方案是可行的。

表5 方案④回收率试验

表5数据表明，采用硝酸-高氯酸分解试验，回收率在97%～100.5%，显示此方案是可行的。

表6数据表明，以MgO-Mg（NO3）2为保护剂，回收率在95%～138%，从数据上看此方案的结果较不稳定。

表6 方案⑤回收率试验

3 结论

从前处理的过程及加标回收试验，人们可以看出：（1）采用硝酸、高氯酸处理方式是最好的，时间少而且回收率好，但由于物料的特殊性，加入高氯酸具有一定的危险性；（2）由于氯酸钾具有很强的氧化性，与炭加热时可能会发生爆炸，因此它也有一定的危险，不建议采用这种处理方式；（3）采用硝酸、硫酸冒尽硫酸烟时结果会严重偏低；（4）采用MgO-Mg（NO3）2为保护剂，高温灰化除炭，虽然成功解决了炭难消解、砷易挥发损失问题，但由于处理过程复杂，方法难以掌握；并且在处理过程中引入大量基体，导致检测结果不稳定；（5）采用硝酸、硫酸不冒尽硫酸烟，此前处理方案较容易掌握，不仅可以得到满意的结果，同时也较安全。因此，本文建议采用硝酸、硫酸不冒尽硫酸烟为载金炭中砷的样品前处理方式。

1 方 晖，邓益群．高比表面积活性炭（HSAAC）对水中砷（Ⅲ）吸附眭能研究[J]．中国高新技术企业，2009，（8）：165-166.

2 郭莉霞，王远亮，辛 娟．痕量砷测定方法的研究进展[J]．重庆大学学报（自然科学版），2007，28（9）：124-128.

3 邬春华，吕元琦，张 君，等．服药动物排泄物中微量砷的微波消解-氢化物发生原子荧光法测定[J]．分析测试学报，2004，23（1）：42-44.

4 张 强，刘永美.水中无机砷检测技术的进展[J].化学工业与工程技术，2005，26（5）：50-54.

Sample Pretreatment Program of Arsenic in Gold Loaded Carbon by AFS

Luo Xiufen
(Fujian Zijin Mining and Metallurgy Testing Technology Co., Ltd., Longyan 364000, China)

In this paper, two kinds of test schemes for the detection of arsenic in gold-bearing carbon - the pretreatment of sample preparation, namely, acid decomposition and high temperature roasting. Acid decomposition test mainly in the mixed sulfur and sulfuric acid and potassium chlorate, nitric acid mixed with nitric acid - perchloric acid mixed acid test; high temperature roasting carbon removal mainly magnesium nitrate - magnesium oxide test. Through the spiking test, the author discusses the feasibility of several schemes, it is suggested to use nitric acid, sulfuric acid does not exhaust sulfuric acid smoke for the gold loaded arsenic sample pretreatment.

atomic fluorescence method; loaded carbon; arsenic; sample pretreatment

O657.31；TQ424

A

1008-9500(2017)07-0012-03

2017-05-13

罗秀芬（1981-），女，福建连城人，工程师，研究方向：分析化学。