直接灼烧ICP-AES法测定活性炭中金钯铂的含量

摘 要：本文研究了活性炭经过马弗炉直接灼烧，王水溶解，通过ICP-AES法测定活性炭中金、钯、铂元素的分析方法，进行了仪器最佳分析条件的选择，考察了不同灼烧方式、时间对测定的影响，探讨了灼烧过程中金、钯、铂质量的变化。试验结果表明：在选定条件下，元素金、钯、铂几乎没有损失，金、钯、铂的精密度RSD（n =11）分别为0.29%～0.55%、0.87%～2.40%、0.34%～1.59%，分析结果与火试金结果对照数据吻合。该方法的准确度和精密度能够满足活性炭中金、钯、铂元素的分析要求。

关键词：活性炭，金，钯，铂

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.16.036

活性炭是公司外委样品之一，主要分析其中贵金属金、钯、铂等元素的含量。活性炭因其具有良好的吸附性能和独特的结构，在冶金工艺、工业废水等方面有广泛的应用[1]，在冶金工艺过程中，活性炭被用于富集溶液中低含量贵金属，因此，准确测定活性炭中金、钯、铂含量，对工艺研究具有重要的指导意义。活性炭中除了含有大量的炭外，还有部分冶炼矿渣等成分。

目前，金、钯、铂的测定方法主要是火试金分离富集，ICP-AES法进行测定。该方法虽然准确度较高，比较经典，但其测定过程需要配料、熔炼、灰吹等，步骤冗长[2]，配料过程用到对人体有害的氧化铅。因此，本次试验建立了活性炭中金、钯、铂元素分析的新方法。通过马弗炉直接灼烧，王水溶解，ICPAES法测定。该方法环保、简单，具有较高的准确度和精密度，满足活性炭中金、钯、铂的测定要求。

1 试验部分

1.1 试剂

除非另有说明，本文所用试剂、器皿等符合YS/T 371的规定。

1.1.1 活性炭粉

400目，不含金、钯、铂。

1.1.2 硝酸

ρ=1.42 g/mL。

1.1.3 盐酸

ρ=1.19 g/mL。

1.1.4 盐酸与硝酸的混合酸

3单位体积的盐酸（1.1.3）与1单位体积的硝酸（1.1.2）相混合。用时现配。

1.1.5 混合标准溶液Ⅰ

分别吸取10 mL Pt、Pd、Au标准溶液（1000 μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心）于100mL容量瓶中，加入2 mL王水（1.1.4），以水定容。此溶液中1 mL分别含有100 μg Pt、Pd、Au；1.1.6 混合标准溶液Ⅱ。分别吸取1 mL Pt、Pd、Au标准溶液（1000 μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心） 于100mL容量瓶中，加入2 mL王水（1.1.4），以水定容。此溶液中1 mL分别含有10 μg Pt、Pd、Au。

1.2 仪器

ICP-7400电感耦合等离子光谱仪。

1.3 试样

样品储存在干燥器内，用时现称。

1.4 实验方法

1.4.1 试料灼烧及溶解

称取1.0 0 0 ～ 4.0 0 0 g试料于方瓷舟中，精确至0.0001 g，马弗炉升至650℃灼烧4小时后，取下置于干燥器中冷却至室温，将灼烧后的活性炭转移至聚四氟乙烯烧杯中，用新配置的王水40 mL进行溶解，若有溶渣，则补加少量氢氟酸，用水冲洗表面皿及杯壁，加热煮沸，冷却后以水定容至100 mL容量瓶中。

保证测试液为10 %的王水介质，以水定容，于ICP-AES上按照设定的仪器最佳工作条件进行测定。

1.4.2 工作曲线的绘制

分别移取金、钯、铂混合标准溶液（1.1.5）0.00，0.500，1.00，2.00，6.00 mL于100 mL容量瓶中，保证10%的王水介质，定容，于ICP-AES上设定的仪器最佳工作条件进行测定。

2 结果讨论

2.1 仪器工作参数选择

在测试前，进行预热，保证仪器状态达到最佳。谱线的选择应遵循所选谱线灵敏度高、干扰少的原则。同时测定各谱线的强度及待测元素周围干扰谱线的观察分析，确定了分析谱线，高频发生器功率、辅助器流量、观测高度及泵速都是在满足仪器稳定性和灵敏度要求的前提下[3]，数据见表1。

2.2 称样量的选择

在工业生产中，活性炭被用于富集溶液中低含量贵金属。每种工艺中贵金属含量都不同，被活性炭吸附的贵金属含量也不同。根据样品含量不同，称样量也不同。因此，本实验探究了不同称样量对测定结果的影响，数据见表2。

从表2可知，称量样在1.0000～6.0000 g之间，测定结果偏差不大。当称样量较少时，样品能充分铺展在方瓷舟中，燃烧比较充分，3 h基本可以燃烧完全。当称样量达到6.0000 g时，样品无法充分铺展在方瓷舟中，存在燃烧不充分的情况，灼烧4 h后取出观察发现，依旧燃烧不充分。因此，试验称样量选择1.0000～4.0000 g左右。

2.3 灼烧方式的选择

程序升温是目前最常用的灼烧方式，为了研究程序升温和直接升温两种方式对试样中金、钯、铂含量的影响，分别采用两种方式进行试验，程序升温在300、400、500℃各保温30 min，升至650℃保温2 h，取下置于干燥器中冷却至室温，将灼烧后的活性炭转移至400 mL的聚四氟乙烯烧杯中，加入王水进行溶解，测定。直接升温是将试样置于马弗炉中至温度为650℃，保温4 h后，溶解，测定。

从表3可以看出，在程序升温和直接升温两种温度模式下，金、钯、铂的含量结果在吻合较好，因此，试验选用直接升温模式。

2.4 灼烧时间的选择

活性炭试样呈黑色粉状。一般碳含量均在70%以上，图1是不同试样的灼烧时间图。从图1中可以看出：2 h之内，试样快速燃烧，质量迅速下降，3 h基本保持恒重，质量不再减少，说明大量的活性炭已经充分燃烧，被吸附的贵金属释放出来，因此，灼烧时间应选择大于3 h，综合考虑经济因素，灼烧时间选为4小时。

2.5 灼烧对结果影响试验

为了验证灼烧过程是否对金、钯、铂有损失，称取未负载金铂钯的活性炭粉（1.1.1）2.0000 g，分别加入标准溶液（1.1.6）5.00、10.00、20.00 mL，烘箱设为105℃烘干4 h至恒重，然后置于650℃马弗炉灼烧4 h，王水溶解，定容至100 mL容量瓶中，结果见表4。

从表4可以看出，当分别加入标准溶液5.00、10.00、20.00 mL时，经过650℃灼烧，加入标准值与实测值基本吻合。因此，灼烧过程金、钯、铂几乎没有损失。

2.6 溶解条件的选择

试样经王水溶解后，若溶液清亮，则直接选用王水溶解；若溶解后溶液不清亮，则先用王水溶解，溶渣中再加入少量氢氟酸至溶液清亮。

2.7 测定酸度的选择

在仪器允许的酸度范围内，分别在5%、10%、15%、20%的王水中对浓度为2 μg/mL的金钯铂混标准溶液进行了浓度影响试验，数据见表5。

从表5试验数据可以看出，酸度在5%～20%时，对测定结果影响不大，考虑到酸度太大造成试剂浪费及可能对仪器造成影响，所以选择10%的王水介质。

2.8 方法的检出限及测定下限

在仪器最佳工作条件下，用不含金、钯、铂的空白溶液连续测定11次，以测定结果的标准偏差的3倍作为检出限，标准偏差的10倍作为该方法的测定下限。金、钯、铂的检出限分别为：0.0070、0.0045、0.0038 mg/L；测定下限分别为0.023、0.015、0.013mg/L，可以满足生产需求。

2.9 样品分析

2.9.1 精密度试验

根据试样中金、钯、铂含量分布，按拟定的试验方法对样品进行精密度试验，试验数据见表6。

从表6的精密度试验数据可以看出，金、钯、铂的R SD分别为0.29%～ 0. 55%，0.87%～2 .4%，0. 34%～1. 59%，可以满足分析要求。

2.9.2 对照试验

为了进一步验证方法的准确性，与火试金测定结果进行了对照，对照结果见表7。

表7的对照数据表明，两种测定方法的结果吻合程度较好，说明利用马弗炉直接灼烧，王水溶解，ICP-AES进行测定结果是可靠的。

3 结 论

通过试验研究，确立了活性炭中金、钯、铂的分析测定条件，建立了马弗炉直接燃烧法测定活性炭物料中金、钯、铂的方法。方法中金、钯、铂的相对标准偏差分别为：0.29%～0.55%、0.87%～2.40%、0.34%～1.59%，分析结果与火试金结果对照数据吻合较好。该方法准确度较高、操作简单，满足分析要求，在生产中具有很好的实用性。

参考文献

[1]刘先国，方金东.活性炭吸附-电感耦合等离子体发射光谱法测定化探样品中痕量金铂钯[J]，.贵金属，2002，23（1）：33-35.

[2]杨丽飞，李异，苏明跃.D290树脂-活性炭吸附电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铬精矿中金铂钯[J].冶金分析，2010，30（6）：12-15.

[3]鲁瑞智，赵万春，杨晓滔，等.密闭消解-电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）法测定钯银铜金铂锌合金中铜，金，铂，锌含量[J].中国无机分析化学，2023，13（11）：1221-1227.

作者简介

李伟，工程师，从事有色金属元素的分析和仪器检测工作。

（责任编辑：张瑞洋）