火焰原子吸收光谱法测定铋渣中银的含量

吴卓葵,邱彩淋,周世豪

(广东省科学院工业分析检测中心,广州 510650)

铋渣是有色金属冶炼工业生产中的一种中间产品,是回收铋的重要原料[1-2],其含有多种贵金属以及其他一些有价金属[3-5]。采用合适的方法快速、准确地测定铋渣中银的含量,对企业工业生产过程具有较为重要的指导意义。目前测定银含量的主要方法有火试金富集重量法[6-9]、电位滴定法[10-11]、火焰原子吸收光谱法[12-17]、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)[18-20]以及电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)[21-22]等。火试金富集重量法存在灰吹时银损失的问题,对灰吹温度的控制要求较高,且基体铋对测定结果有较大干扰[23];电位滴定法在滴定溶液标定、滴定终点判定等步骤要求精准;ICP-AES则存在样品光谱干扰较多,对于进样基体浓度水平、酸度的要求苛刻等问题;ICP-MS更多应用于高纯材料痕量杂质元素分析领域。利用火焰原子吸收光谱法具有较好的分析精度、检出限低,以及仪器长期稳定性好、重现性高、运行成本低等优势,本工作采用火焰原子吸收光谱法测定铋渣中银的含量。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

Pin AAcle 900F型火焰原子吸收光谱仪,银阴极空心灯。

银标准储备溶液:1.000 g•L－1,准确称取0.100 0 g纯银置于100 mL烧杯中,加入5 mL 50%(体积分数)硝酸溶液,微热溶解后,加热除去氮氧化物,冷却,移入100 mL 容量瓶中,用水定容,混匀,配制成1.000 g•L－1的银标准储备溶液。

银标准溶液:100 mg•L－1,移取10.00 mL 银标准储备溶液,置于100 mL 容量瓶中,加入2 mL硝酸,用水定容,混匀,配制成100 mg•L－1的银标准溶液。

银标准溶液系列:分别移取适量的银标准溶液置于一组100 mL容量瓶中,加入15 mL盐酸,用水定容,混匀,配制成质量浓度为0,0.50,1.00,1.50,2.00,3.00 mg•L－1的银标准溶液系列。

纯银(银质量分数不小于99.99%);盐酸、硝酸等其他试剂均为分析纯;试验用水为二级水。

1.2 仪器工作条件

助燃气流量10.00 L• min－1,乙炔流量2.50 L•min－1;灯类型C-HCL;电流10 A;波长328.07 nm;狭缝宽度0.7 nm。

1.3 样品处理

铋渣样品预先经磨矿机粉碎、磨匀,放入(100±5)℃电热鼓风干燥箱中烘1 h 后移入干燥器中保存。称取0.20 g(精确到0.000 1 g)样品于150 mL烧杯中,加入少许水润湿,再加入20 mL体积比3∶1的盐酸-硝酸混合酸,盖上玻璃表面皿,于电热板上加热至完全溶解,蒸至2～3 mL。取下稍冷,加入20 mL 盐酸,转移至200 mL 容量瓶中,用水定容。摇匀、静置后,准确移取5.00 mL 样品溶液置于50 mL比色管中,加入5.00 mL 盐酸,用水定容,摇匀,备用,待上机测试。同步做空白试验。

2 结果与讨论

2.1 称样量的选择

由于铋渣样品中待测元素银的含量较高,考虑到样品溶液中的基体浓度水平以及稀释倍数等因素,在保证铋渣制样均匀的条件下,选取B1样品为研究对象,考察了称样量(0.05,0.10,0.20,0.50 g)对测定结果的影响。结果显示:在4种称样量下,银的测定结果(质量分数)分别为1.507%,1.526%,1.516%,1.560%,测定结果的相对标准偏差(RSD,n＝7)分别为1.3%,1.1%,0.54%,1.4%。而称样量小,称样代表性相对较差;称样量大,则样品溶液中基体浓度水平较高,且稀释倍数大,易造成更大的误差。因此,试验选择的称样量为0.20 g。

2.2 待测液盐酸体积分数的选择

银在盐酸介质中易发生氧化,Ag＋与Cl－可形成[AgCl2]－、[AgCl3]2－和[AgCl4]3－等易溶于水的络合阴离子[24]。称取5 份0.20 g(精确到0.000 1 g)B1样品于150 mL 烧杯中,按1.3节步骤进行处理,待样品溶解完全并浓缩后取下冷却,分别补加0,10,20,30,40 mL 盐酸,使该样品溶液中盐酸的体积分数分别为5%,10%,15%,20%,25%,摇匀静置后,以15%(体积分数)盐酸溶液稀释同等倍数,按仪器工作条件进行测试。结果显示:盐酸的体积分数分别为5%,10%时,由于Cl－含量较低,无法将样品溶液中的Ag＋完全络合,使得银的测定结果(1.461%,1.472%)偏低,且此时样品溶液容易发生铋的水解,进而出现浑浊;当盐酸的体积分数逐步增加到15%,20%,25%时,银的测定结果(1.514%,1.513%,1.515%)趋于稳定。考虑到应尽量减少试验检测过程对环境的影响,以及降低试剂使用成本,试验选择的盐酸体积分数为15%。

2.3 基体铋对银测定的影响

试验选取含铋质量浓度分别为1,2,5,10 g•L－1的标准溶液,加入适量银标准溶液使银质量浓度达到1 mg•L－1,考察了不同质量浓度的铋基体对银测定结果的影响。结果显示:当铋的质量浓度分别为1,2 g•L－1时,银的测定结果分别为0.998,0.996 mg•L－1,基本无影响;但当铋的质量浓度为5,10 g•L－1时,银的测定结果(1.050,1.113 mg•L－1)逐渐偏高。因此,应控制基体中铋的质量浓度低于5 g•L－1,避免基体铋对银测定造成影响。

2.4 干扰试验

根据不同的生产工艺流程,铋渣中含有不同含量的Au、Pb、Sn、Zn、Ca、Cu、Fe、Te等元素,差异性较大。试验选取Au、Pb、Sn、Zn、Ca、Cu、Fe、Te等共存元素的质量浓度均为50,100 mg•L－1的待测溶液,加入适量银标准溶液使银质量浓度达到1 mg•L－1,考察了共存元素对银测定结果的影响。结果表明,银的测定结果分别为0.998,0.999 mg•L－1。在实际铋渣样品中,经样品前处理后,溶液中各共存元素的质量浓度均低于100 mg•L－1。结合上述数据可知,一定量的共存元素对银的测定不产生干扰。

2.5 标准曲线和检出限

按照仪器工作条件测定银标准溶液系列,以银的质量浓度为横坐标,对应的吸光值为纵坐标绘制标准曲线。结果表明,银的质量浓度在3.00 mg•L－1内与对应的吸光值呈线性关系,线性回归方程为y＝2.324×10－1x＋2.700×10－3,相关系数为0.999 9。

按照试验方法对样品空白溶液连续测定11次,以待测元素测定值标准偏差的3倍作为检出限,其结果为0.007 2 mg•L－1。

2.6 精密度和回收试验

选取B1、B2两个铋渣样品,每个样品平行测定7次,计算测定结果的RSD,结果显示,B1、B2两个铋渣样品中银的质量分数分别为1.516%,1.016%,RSD 分别为0.54%,0.46%,说明方法可靠性强、精密度高。

称取B1、B2铋渣样品各3份,按1.3节步骤进行加标回收试验,计算回收率,结果见表1。

表1 回收试验结果Tab.1 Result of test for recovery

由表1 可知,铋渣样品中银的回收率为93.3%～101%,表明方法得到的结果准确、可靠。

2.7 方法比对

采用铅试金-重量法对B1、B2两个铋渣样品中的银进行测定,测得结果分别为1.512%,1.010%,与本方法测定结果一致,表明该方法准确,能够满足分析要求。

本工作采用火焰原子吸收光谱法在贵金属分析检测领域高稳定性、高准确度的分析优势,建立一种分析流程更加简便、易操作的检测方法,对工业生产中间产品铋渣中银含量进行定量分析。该方法的精密度、准确度均能够满足检测要求。