原子吸收测定湿法炼锌净化液中镉量基体干扰的消除

龙兴杰(云锡文山锌铟冶炼有限公司，云南 文山 663700)

0 引言

在湿法炼锌的电解工艺中，当锌电解液中镉含量高于1.5mg/L时，就会造成析出锌片中镉含量超标，严重影响产品质量[1]。所以对锌电解前净化液中的镉进行准确的测定，有利于生产控制，保证产品质量。湿法炼锌溶液中镉的测定方法主要有火焰原子吸收法、极谱法和ICP-OES基体匹配法等[2-4]。由于极谱法需要用到汞，ICP-OES采购成本太高，所以火焰原子吸收法成为了测定镉量最常用的分析方法，但很多研究均表明火焰原子吸收标准曲线法受基体干扰严重，只适用于当基体对响应值完全没有影响的情况[5]。而湿法炼锌净化液中锌在100 g/L以上，而镉含量控制在1 mg/L以下，为保证待测溶液有稳定的吸光度，不能将样品进行高倍数稀释，导致测量溶液中含有大量的硫酸锌基体。本文通过实验发现用标准曲线法来测定净化液中的低含量镉，加标回收率低于80%，测定值与极谱法和ICP-OES基体匹配法相比相差较大，说明标准曲线法受基体干扰较大。而选用标准加入法来测定净化液中的低含量镉，不仅能有效地避免基体干扰，而且精密度和准确度均满足分析要求。

1 实验部分

1.1 实验仪器及工作参数

TAS-990型火焰原子吸收分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)，镉空心阴极灯。

分析谱线波长228.80 nm，燃气流量1 500 mL/min，灯电流2 mA，光谱带宽0.4 nm，燃烧器高度5 mm，燃烧器位置5 mm。

1.2 样品与试剂

试样Y(本文用于实验的湿法炼锌净化液样品)。

试样1～5(本文用于实验的不同浓度的湿法炼锌净化液样品)。

硝酸(西陇科学)。

镉标准溶液(1 000.00 mg/L，国家钢铁材料测试中心)。

镉标准工作溶液(5.00 mg/L)。

实验所用玻璃器皿均用50%的硝酸浸泡48 h后用离子交换二级水洗净，实验所用试剂均为分析纯，实验用水均为离子交换二级水。

1.3 实验步骤

(1)用成熟的极谱法和ICP-OES基体匹配法测定试样Y中镉的含量，用于与原子吸收标准曲线法和标准加入法的结果进行比对。

(2)用标准曲线法对经过不同倍数稀释的试样Y进行测定和加标回收实验，探索标准曲线法受基体干扰的情况。

(3)对标准曲线法和标准加入法的回归曲线进行对比，进一步探索标准曲线法受基体干扰的情况。

(4)用标准加入法、ICP-OES基体匹配法和极谱法对多个不同浓度的净化液样品进行分析，验证标准加入法的准确性和精密度。

2 结果与讨论

2.1 极谱法和ICP-OES法测定试样Y中镉的含量

分别用成熟的极谱法及ICP-OES基体匹配法测定试样Y中镉的含量，结果如表1所示。

表1 两种分析方法测得试样Y中镉的含量

两种方法测得的镉量较为接近，平均为0.92 mg/L。

2.2 不同基体浓度对标准曲线法测定结果的影响

分别移取试样Y 2、5、10 mL于三支25mL的比色管中，加入1 mL硝酸，定容至刻度。以镉浓度分别为0、0.10、0.20、0.30 mg/L的标准系列绘制工作曲线，线性方程为y=0.401x+0.000 6，R2=0.999 7。用原子吸收标准曲线法分别测定不同稀释倍数下试样Y中镉的含量，结果如表2所示。

表2 不同稀释倍数下试样Y中镉的含量

由表2可知，不同取样体积下测得镉量均与极谱法和ICPOES基体匹配法有较大偏差，取样体积越大，测得试样Y中的镉含量越低，不同稀释倍数下结果相差较大，基体浓度的变化，严重影响着测定结果，表明用该方法测定试样Y中的镉含量存在基体干扰。

2.3 不同基体浓度的加标回收实验

分别在取样体积为2、5、10 mL的三支25 mL比色管中加入镉标准工作溶液0.5 mL，加入1 mL硝酸，定容至刻度，即加标浓度为0.1 mg/L。继续用同一标准系列绘制工作曲线，对比加标前后的吸光度，结果如表3所示。根据工作曲线，计算出加标前后溶液中镉的含量，计算回收率，结果如表4所示。

表3 不同稀释倍数下加标前后吸光度对比

表4 不同稀释倍数下加标回收率

由表4可知，不同稀释倍数下的加标回收率都低于80%，说明标准曲线法测得的结果与真实值存在较大偏差，进一步说明了用标准曲线法来测定湿法炼锌净化液中的镉受基体干扰严重，不能准确的指导生产。

2.4 标准加入法测定试样Y中镉的含量

分别移取试样Y 10 mL于4个25 mL比色管中，依次加入0、0.5、1.0、1.5 mL镉标准工作溶液，加入1mL硝酸，定容至刻度，即加标浓度依次为0、0.10、0.20、0.30 mg/L。选用标准加入法依次进样测定，得到工作曲线如图1所示。

图1 标准加入法工作曲线

由图1可知，标准加入法测定试样Y有很好的回归曲线，线性方程为y=0.258x+0.093 8，R2=0.999 8。从回归曲线得出测量溶液中镉含量为0.363 mg/L，换算得到试样Y中镉含量为0.91 mg/L。结果与极谱法和ICP-OES基体匹配法接近，表明标准加入法有效地避免了基体的干扰，适用于湿法炼锌净化液中镉的测定。

2.5 标准曲线法和标准加入法回归曲线对比

将回归方程为y=0.401x+0.000 6的标准曲线法回归曲线与回归方程为y=0.258x+0.093 8的标准加入法回归曲线绘制在同一坐标系中，如图2所示。

图2 标准曲线法和标准加入法回归曲线对比

由图2可知标准曲线法的斜率大于标准加入法，表明净化液中的基体对镉的测定干扰很大，经多组实验数据比对，在稀释2.5倍的情况下，用标准曲线法测定时，净化液中的基体对吸收产生负干扰，导致测定结果偏低。

2.6 标准加入法准确度实验

分别用原子吸收标准加入法、极谱法和ICP-OES基体匹配法依次对试样1～5进行测定，三种方法测定结果如表5所示。

由表5可知三种方法测得的结果无显著差异，标准加入法测定镉量结果准确，适用于湿法炼锌净化液中镉的测定。

表5 三种方法测定试样1～5结果对比

2.7 标准加入法精密度实验

用标准加入法对试样2和试样4各进行五组平行实验，计算出相对标准偏差，如表6所示。

表6 精密度实验结果

由表6可知，相对标准偏差小于2%，说明标准加入法具有较好的精密度，用来测定湿法炼锌净化液中的镉量能够满足分析要求。

3 结论

原子吸收标准曲线法测定湿法炼锌净化液中的镉量受基体干扰严重。极谱法和ICP-OES基体匹配法虽能有效的消除干扰，但存在极谱仪需要用到有毒物质汞，ICP-OES采购成本高的缺点。原子吸收标准加入法不仅能有效的避免基体干扰，而且方法具有较好的准确度和精密度，操作简单，分析成本低，适用于湿法炼锌净化液中镉的测定。