微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法同时测定铜阳极泥中的有害元素Pb、As、Cd、Cr

＊冯廷建 侍金敏* 燕娜 史海军 祁光增 马鑫 王新潮

（1.兰州海关技术中心 甘肃 730030 2.兰州大学 甘肃 730030）

铜阳极泥是在铜电解精炼过程中产出的一种副产品，它是由阳极铜在电解精炼过程中不溶于电解液的各种物质所组成。铜阳极泥的产率通常为电铜产量的0.2%～1%，最高可达1.4%。铜电解过程约有96%～97%的金、94%～97%的银、50%～83%的硒和碲以及20%～25%的铂族金属等有价元素进入阳极泥。铜阳极泥通常含有Au，Ag，Cu，Pb，Se，Te，As，Sb，Ni，Bi，S，Sn，Fe，SiO2，Al2O3，铂族金属和水分。由于铜阳极泥中含有大量的贵金属和稀有元素，目前46.5%的金和74.3%的银是通过阳极泥等含金银的复杂物料获得的，所以如果对这些资源合理利用，不仅可实现资源综合利用，同时具有明显的经济效益和社会效益。

铜阳极泥是生产过程中所产生的副产品，其富含铜、镍、稀散金属、贵金属的特质使其成为倍受研究及利用的二次资源，但其亦可能含有危害人们健康安全、破坏环境的 有害元素及放射性等物质。目前，关于矿产品中有害元素的检测方法有很多，国家标准方法大多是容量法[1]、原子吸收法[2]、原子荧光法[3]、分光光度法[4]等。这些方法大多都是针对单一元素进行测定，分析速度较慢，且分析过程比较繁琐，不能满足快速分析的要求。随着检测技术的发展，电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法越来越多的被运用到矿产品分析当中。

关于铜阳极泥中有害元素的分析方法，只有铅[5]、砷[6]，而没有镉、铬分析方法，本文将分析速度快、试剂用量少的前处理微波消解技术[7]和能同时进行多元素分析的电感耦合等离子体分析技术[8]结合，建立了一种可同时测定铜阳极泥中铅、砷、铬、镉的分析方法，该方法快速、简便，对于铜阳极泥中有害元素的快速、同时测定，具有重要的意义。

1.试验部分

(1)试验试剂

盐酸和硝酸为优级纯，实验用水为超纯水。王水：盐酸和硝酸（3+1），现配现用。1000mg/L的Pb、As、Cd、Cr标准储备溶液（中国计量科学研究院国家标准物质研究中 心）。

(2)试验仪器

LabTwoer EDI纯水机（Thermo Scientific）；BM4研磨机（北京格瑞德曼仪器设备有限公司）；MWPRO8N-48微波消解仪（Anton Paar公司）；Agilent 5100电感耦合等离子体发射光谱仪（安捷伦）。ICP-OES仪器工作参数：等离子体气流量：12L/min；雾化器流量：0.7L/min；辅助气流量：1L/min；RF功率：1.2kW；观察方式：轴向；稳定时间：15s；读取时间5s。

(3)铜阳极泥样品

选用来自3个不同冶炼厂的铜阳极泥样品。

(4)实验方法

收集到的铜阳极泥样品为泥状，将样品于105℃烘干至恒重，于研磨机中研至粉末状，过筛，式样粒度不大于100目。

称取烘干的试样0.2-0.4g于聚四氟乙烯消解罐中，加入10mL王水，放置30min待剧烈反映停止，加盖套，置于微波消解仪中，在800W下反应5min，然后10min内升至1300W，保持25min。待程序结束冷却后，取出聚四氟乙烯罐，定容至25ml容量瓶中，然后用电感耦合等离子体发射光谱法测定溶液中的有害元素Pb、As、Cd、Cr、Cd、Cr可直接进行测定，测定Pb、As，需稀释5-10倍。

2.结果与讨论

(1)分析谱线的选择

分析谱线的选择遵循所选谱线灵敏度高，干扰少的原则；本文实验时，参照仪器软件中现有的谱线库和光谱干扰情况，通过在同一条件下，同时测定各谱线的强度及对待测谱线周围干扰谱线的观察分析，确定了各元素的分析谱线分别为Pb：220.351nm，As：193.696nm，Cd：226.502nm，Cr：205.560nm。

(2)仪器的检出限及测定下限

在最佳试验条件下对方法的线性参数、检出限进行了考察，结果见表1。采用低含量的标准系列对试剂空白进行十一次测定，计算标准偏差，以3倍的标准偏差为检出限，10倍的标准偏差作为该方法的测定下限，测定结果如下表1所示。

表1 线性参数及检出限、测定下限

(3)称样量的选择

为了使所称取的样品既能满足测定要求，又有充分的代表性，对称样量进行了试验。分别称取0.2000g，0.4000g试样，依据选定的条件进行测定，不同的称样量各元素的分析结果一致。因此，试验时可根据实际情况选择不同的称样量进行实验，通常情况下在满足分析灵敏度的条件下，我们尽可能的选择比较小的称样量，来降低试液中总固溶量的含量，同时也可以降低试样消耗量。

(4)工作曲线的配制

分别移取一定量铅、砷、镉、铬的单元素标准溶液于一组100ml容量瓶中，加入5ml硝酸，以水稀释至刻度，混匀，最后配置成如表2所示的混合标准溶液。在选定的分析条件下，按试验方法对各混合标准溶液进行测定。从得到的校准曲线中可以看出：Pb在0-100μg/mL，As在0-60μg/mL，Cr、Cd在0-30μg/mL范围呈线性关系，相关系数在0.99989-0.99999之间。

表2 各混合标准溶液的浓度

(5)加标回收试验

准确称取铜阳极泥平行样品，分别加入不同量的铅、砷、镉、铬的标准，在选定的分析条件下，按试验方法对样品进行加标回收试验，测得的回收率见表3。从表3可以看出，该方法的回收率在91.7%-108.3%之间。

表3 加标回收结果

(6)方法精密度试验

对铜阳极泥中铅、砷、镉、铬的高、中、低不同含量的两个样品做了精密度实验，结果如表4所示。从表4可知ICPAES法测定铜阳极泥中Pb、As、Cd、Cr的相对标准偏差为0.0036～0.00972，0.00520～0.00998，0.0099～0.068，0.0066～0.059。

表4 精密度试验结果

3.结论

建立了一种可同时、准确检测铜阳极泥中有害元素铅、砷、铬、镉的方法，该方法前处理采用分析速度快、试剂消耗少的微波消解技术，测定时采用能同时进行多元素分析的电感耦合等离子体分析方法。探讨了影响实验结果的条件：称样量的选择、分析谱线的选择，研究了该方法的检测限及测定下限。本方法中铅、砷、铬、镉的回收率在91.7%-108.3%之间。Pb、As、Cd、Cr的相对标准偏差为0.0036～0.00972，0.00520～0.00998，0.0099～0.068，0.0066～0.059。