火试金-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定硅藻土中Pt、Pd含量

摘要：硅藻土凭借独特的理化性质，被广泛用作助滤剂。火试金法是经典的贵金属富集方法，电感耦合等离子体原子发射光谱法（Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry，ICP-AES）可以简单、准确和快速地测定贵金属含量。试验采用火试金法富集硅藻土中的Pt、Pd，并在灰吹过程中加入银作为保护剂，形成合粒，经硝酸、盐酸溶解合粒后采用ICP-AES测定溶液中Pt、Pd含量。其间开展条件试验，得出最佳试验条件，从而消除基体干扰。试验结果表明，火试金-电感耦合等离子体原子发射光谱法可用于测定硅藻土中Pt、Pd含量，消除ICP-AES直接测定硅藻土中Pt、Pd时的基体干扰，测定结果稳定，方法操作简便快速。

关键词：火试金-电感耦合等离子体原子发射光谱法；硅藻土；Pt；Pd；测定

中图分类号：TQ153；O657.31 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）07-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.07.004

Determination of Pt and Pd Content in Diatomaceous Earth by Fire Assay - Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy

SU Jing1， CHEN Chaoyan2

（1. Xuzhou Branch Office of BGRIMM MTC Technology Co.， Ltd.， Xuzhou 221121， China;

2. BGRIMM MTC Technology Co.， Ltd.， Beijing 100160， China）

Abstract： Diatomaceous earth is widely used as a filter aid due to its unique physicochemical properties. Fire assay is a classic method for enriching precious metals， and Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy （ICP-AES） can determine the content of precious metals simply， accurately， and quickly. The experiment uses the fire assay to enrich Pt and Pd in diatomaceous earth， and adds silver as a protective agent during the ash blowing process to form composite particles， and uses ICP-AES to determine the content of Pt and Pd in the solution after dissolving the composite particles in nitric acid and hydrochloric acid. During this period， conditional experiments are conducted to determine the optimal experimental conditions and eliminate matrix interference. The experimental results show that the fire assay-inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy can be used to determine the content of Pt and Pd in diatomaceous earth， eliminate the matrix interference when ICP-AES directly determines Pt and Pd in diatomaceous earth， and the measurement results are stable， and the method is simple and fast to operate.

Keywords： fire assay-inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy; diatomaceous earth; Pt; Pd; determination

硅藻土具有独特的理化性质，目前已被广泛用作助滤剂、功能填料、催化剂载体、农药和肥料载体、保温隔热材料、吸附剂以及漂白材料等。硅藻土助滤剂被广泛应用于医药化工行业，占中国硅藻土产品产量的35%，目前，硅藻土助滤剂已实现品种多样化，我国年生产能力已经超过20万t。回收硅藻土中贵金属时，买卖双方需要选用准确的测定方法。硅藻土的主要化学成分是无定型的SiO2，各地硅藻土矿的成分不同，SiO2含量也不同。

现行的国家标准和行业标准尚没有硅藻土的检测方法，传统的检测方法是首先通过酸溶分解样品，然后采用分光光度法[1]、火焰原子吸收光谱法[2]或电感耦合等离子体原子发射光谱法[3]（Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry，ICP-AES）进行测定。采用酸溶法分解样品时，称样量少，溶样时间长且不彻底。分光光度法使用有机试剂，污染环境，操作烦琐，多被仪器方法取代。ICP-AES可以简单、准确且快速地分析Pt、Pd，但硅藻土中基体及处理中无机酸的存在对测定有影响，因此ICP-AES并不适用于直接测定硅藻土中Pt、Pd含量。火试金法是分离富集各种试样中贵金属的经典方法，具有取样代表性好、方法适用性广和富集效果好等优点。火试金-电感耦合等离子体原子发射光谱法将2种方法相结合，可以充分发挥二者的优势。试验采用火试金法富集硅藻土中的Pt、Pd，并在灰吹过程中加入银作为保护剂，形成合粒，经硝酸、盐酸溶解合粒后采用ICP-AES测定溶液中Pt、Pd含量。

1 试验部分

1.1 主要试剂

主要试剂有碳酸钠（工业纯）、氧化铅（分析纯）、硼砂（工业纯）、二氧化硅（工业纯）、银（纯度不小于99.99%）、盐酸（分析纯）和硝酸（分析纯）。铂标准储存溶液浓度为1 000 μg/mL，钯标准储存溶液浓度为1 000 μg/mL，均由钢研纳克检测技术股份有限公司提供。分别移取10.00 mL铂标准储存溶液、钯标准储存溶液置于100 mL容量瓶中，配制Pt、Pd混合标准溶液，以浓度10%的盐酸稀释至刻度，摇匀。每毫升Pt、Pd混合标准溶液含有100 μg Pt、Pd。试验采用硅藻土助滤剂作为主要材料，主要成分如表1所示。

1.2 主要仪器

主要仪器有分析天平（感量0.1 mg）、火试金坩埚（耐火黏土）、镁砂灰皿、火试金熔炼炉（最高加热温度1 450 ℃）、火试金灰吹炉（最高加热温度

1 120 ℃）和电感耦合等离子体原子发射光谱仪。根据试验选定的ICP-AES最佳工作条件，射频信号发生器功率为1.2 kW，雾化气流量为0.7 L/min，等离子气流量为12.0 L/min，辅助气流量为1.0 L/min，观测模式为径向，观测高度为8 mm，读取时间为5 s，稳定时间为12 s。元素Pt测定分析谱线波长为214.423 nm，

Pd测定分析谱线波长为340.458 nm。

1.3 试验方法

1.3.1 熔融

将配好料（硅藻土、碳酸钠、氧化铅、二氧化硅和硼砂）的火试金坩埚置于900 ℃的火试金熔炼炉中，升温60 min到1 150 ℃，保温10 min，将熔融物倒入已预热的铸铁模中，保留火试金坩埚，以备熔融处理。冷却后，铅扣与熔渣分离，将铅扣锤成立方体。

1.3.2 灰吹

将铅扣放入已在900 ℃火试金灰吹炉内预热30 min的灰皿中，关闭炉门1～2 min。将铅液表面黑色膜脱去后，打开炉门，使炉温尽快降至850 ℃。关闭炉门进行灰吹，当合粒出现闪光后，灰吹结束。将灰皿移至炉门口，稍冷后取出。

1.3.3 分金

用合粒钳取出合粒，锤成薄片，置于瓷坩埚中，加入热硝酸（浓度12.5%），在低温电热板上保持近沸，蒸发过半，再加入10 mL王水。蒸至约过半，取下冷却，加5 mL盐酸，转移至100 mL容量瓶中，定容，ICP-AES测定。

1.3.4 标准曲线

分别移取0.00 mL、1.00 mL、5.00 mL、10.00 mL和20.00 mL的Pt、Pd标准储存溶液置于100 mL容量瓶中，以浓度10%的盐酸稀释至刻度，摇匀。在与试验材料相同的测定条件下，测量系列标准溶液的吸光度，以Pt、Pd的浓度为横坐标，发射强度为纵坐标，绘制标准曲线。

2 试验结果及讨论

2.1 硅酸度的确定

采用火试金法对配料进行处理时，熔渣的渣型以硅酸度来确定。配料包括硅藻土、碳酸钠、氧化铅、二氧化硅和硼砂。硅酸度等于1时，熔渣为中性渣；硅酸度大于1时，熔渣为酸性渣；硅酸度小于1时，熔渣为碱性渣。不同硅酸度条件下，试验结果如表2所示。数据显示，硅酸度从0.5提高到1.0时，铂含量和钯含量测定值没有明显变化。经综合考虑，硅酸度取0.75。

2.2 氧化铅用量的确定

加入不同用量的氧化铅，开展条件试验，结果如表3所示。数据显示，加入2种用量的氧化铅，铂含量和钯含量测定值没有明显变化。经综合考虑，氧化铅用量取150 g。

2.3 铅扣质量、熔样温度和灰吹温度的确定

铅扣质量是影响分析结果的重要因素之一。铅扣质量大，灰吹时间长，容易造成铂含量和钯含量测定值偏低；铅扣质量小，银捕集不完全。经综合考虑，铅扣质量控制在30～50 g。试样进炉温度以900 ℃为最佳，温度过高，突然反应产生的气体会使物料喷溅。炉温一般在60 min内升至1 150 ℃，保温10 min出炉，熔样温度过低，熔融不完全，会使熔渣与铅扣不易分离，造成分析结果不准确。灰吹温度大于850 ℃时，钯的损失增大，铂不受影响，因此灰吹温度不能太高；灰吹温度低于820 ℃时，出现“冻铅”现象，灰吹难以进行。经综合考虑，以灰皿内壁出现少量结晶铅为最佳灰吹条件。

2.4 干扰杂质试验

硅藻土的主要成分是SiO2，同时含有少量Al2O3。

选取硅和铝开展干扰条件试验，结果如表4所示。添加干扰物质前，铂含量为500 μg，钯含量为800 μg。

Al加入量为500 mg时，试验结果变化不大。Si加入量为5 000 mg时，试验结果几乎没有受到影响。数据显示，大量硅和少量铝对试验结果几乎没有影响，其他极少量贱金属经过火试金法的富集和分离，都进入炉渣，不影响测定结果。

2.5 检出限

根据建立的标准曲线，平行测定空白试液11次，以测定结果标准偏差的3倍作为检出限，试验结果如表5所示。经测定，Pt的检出限为0.041 μg/mL，Pd的检出限为0.025 μg/mL，ICP-AES能满足样品测定要求。

2.6 精密度试验

选取2个硅藻土样品，采用火试金-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定Pt、Pd含量，试验结果如表6所示。数据显示，测定结果的相对标准偏差（relative standard deviation，RSD）为0.65%～1.40%，方法精密度良好。

2.7 加标回收率

选取硅藻土样品2，采用火试金-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定Pt、Pd含量，加标回收试验结果如表7所示。数据显示，Pt、Pd的加标回收率均介于98.81%～100.59%，方法准确度良好。

3 结论

硅藻土具有独特的理化性质，硅藻土助滤剂被广泛应用于医药化工行业。回收硅藻土中贵金属时，必须选用准确的测定方法。试验结果表明，火试金-电感耦合等离子体原子发射光谱法可用于测定硅藻土中Pt、Pd含量，消除ICP-AES直接测定硅藻土中Pt、Pd时的基体干扰。该方法测定结果稳定，操作简便快速，可作为硅藻土中Pt、Pd的测定方法。

参考文献

1 吴华文，杨 晓.分光光度法测定铂网灰中铂含量[J].广州化工，2011（14）：110-111.

2 吴卓葵，邱彩淋，周世豪.火焰原子吸收光谱法测定铋渣中银的含量[J].理化检验（化学分册），2023（12）：1460-1462.

3 巩 琛，黄 辉，冯典英，等.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定锆合金中5种元素的含量[J].理化检验（化学分册），2024（1）：44-48.