原子吸收光谱法在冶金样品分析中的应用

原子吸收光谱法在冶金样品分析中的应用（王文海）

原子吸收光谱分析(AAS)以其快速、准确、仪器成本低、操作简便等特点被广泛地应用于金属元素的定量分析中,目前已应用于多种领域,随着原子吸收仪器的改进,这项技术目前也得到了迅速的发展。原子吸收光谱法用于冶金相关材料的分析,如今已有近30年的历史。因此,这种方法目前已被广泛应用。

1 试样的分解

冶金样品大致分为金属及金属原料、合金及原料矿石等几类。为分析这些材料的化学成分,必须将试样制备成溶液,方可用原子吸收

光谱法进行分析。目前采用的方法有湿式分解法和熔融分解法,在冶金分析中一般多采用湿式分解法。分解试样之前,应尽可能地了解试样的大致组分及其性质,选择最合理的分解方法,分解试样时应尽量

避免样品的损失及污染。选择分解方法时,还必须注意所用的试剂与试样成分形成难溶性沉淀情况及金属离子的价态变化,力求在分解试样的同时实现元素的分离、富集和除去干扰元素。若能巧妙地利用化学过程达到上述目的,则可明显提高分析效率。

在分解试样时,为适合原子吸收分析的要求,通常用盐酸、硫酸、硝酸或高氯酸或它们的混合溶液,也可用苛性碱溶液,通常能用酸溶,就不用碱溶,在分解完全的前提下,试剂用量以少为宜。溶解时的温度,视具体元素的性质而定。在分解试样时,应该把握使试样完全分解的原则,还应注意有些金属在某些氧化性酸中的钝化现象,金属的纯度

也是分解试样分解过程中的必须考虑的因素,例如金属锌通常情况下

易溶于稀盐酸、硝酸和硫酸中,但锌的纯度越高越难分解,电解锌几乎不溶于稀硫酸。因此,分解锌或锌合金通常用硝酸、王水或盐酸加过氧化氢使其分解。另外,有些金属或合金与酸反应很剧烈。因此,为防止溶解过程中的试样的损失,应逐次加酸,每次加入量不宜过大,试样量较大时应先加入适量水而后加酸。对于矿石,因其种类和组成不同,试样的分解方法也各不相同。具体分解方法请查阅有关手册。

2 分析试样的制备

试样经分解后尚需制备成供测定的分析试样,目的是除去或掩蔽共存干扰离子及进行必要的富集。按照各元素的测定条件制备分析试样,在此过程中必须保证分析溶液的粘度和表面张力以保证能够正常喷雾。为了消除共存离子的干扰,可以采取溶剂萃取、挥发分离、沉淀分离、离子交换等分离手段,也可以加入掩蔽剂以抑制干扰,有时还可人为地加入干扰离子使其达到一定浓度或采用标准加入法。

3 分析测定方法

以下介绍几种基体合金中杂质金属元素的分析测定方法。

3.1 铝合金

用原子吸收法进行铝合金分析是有色金属分析中最简易的一种方法。铝合金可用下述方法溶解。称取1.000g样品置于冷水浴中的PTFE(聚四氟乙烯)烧瓶中,滴加20ml浓盐酸,滴加间隙中,使反应停息,因反应剧烈,加酸过程中应冷却烧杯。加入4ml氢氟酸,令其静置10min,小心温度不要超过50~60℃,逐滴加入4ml硝酸(在此过程中宜冷却反应混合物),冷却并加入0.5g分析纯硼酸使与过量的氟化物络

合。移入100ml容量瓶,用蒸馏水稀释至刻度。测定镁用N

2O-C

2

H

2

火

焰,在285.2nm处测定:测定铜用空气-乙炔火焰,在324.8nm处测定;

测定铁用N

2O-C

2

H

2

火焰,在372.0nm处测定;测定锡用N

2

O-C

2

H

2

火焰,

在224.6nm处测定;测定锌和硅,分别用空气—乙炔火焰和N

2O-C

2

H

2

火

焰,分别在波长213.9nm和251.6nm处测定,测这两种元素由于非原子

粒子的吸收强,故应进行背景校正。

3.2 铜合金

在测定铜基合金中的金属杂质时,应用A级玻璃容量器皿。称取0.5000g样品,放入250ml烧杯中,加入20ml每升溶液中含250ml浓盐酸、250ml浓硝酸、500ml水的混合酸,缓缓加热至完全溶解,冷却,

将溶液转入100ml容量瓶,加水稀释至刻度。测定铝、硅、锡时用N

2

O

2-C

2

H

2

火焰,测锑、砷、铜、铁、铅、锰、镍、锌时用空气——乙炔

火焰,分别在各自的灵敏线测定其吸光度。

3.3 锌合金

测定锌合金中的杂质金属元素时,溶解1.000g样品于10ml盐酸中,以制取样品溶液,用2ml(30%W/V)的过氧化氢氧化,煮沸以破坏其中的过氧化物,冷却,移入100ml容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度。

在测定锌基合金中的铝元素时,应用N

2O

2

-C

2

H

2

火焰,在309.3nm处

测其吸光度及浓度,并加入200μg/ml的钾到样品溶液中以抑制电离,用标准加入法以防止来自锌基体的干扰。在测定其中的镁元素时,应

用N

2O-C

2

H

2

火焰,在285.2nm处测其吸光度;在测其中的铁元素时,应

用空气-乙炔火焰在248.3nm处测其吸光度;测其中的铜元素时,应用

N

2O-C

2

H

2

火焰来降低高的锌/铜比的影响,在327.4nm处测定铜的吸光

度;在测钙和铅时,都用空气-乙炔火焰,分别在228.8nm和217.0nm处

测其吸光度,其中测铅时应使用背景校正器。

3.4 镍合金

称取1.000g样品,溶于含10ml盐酸和10ml硝酸的混酸中,缓缓

加热,直至无NO

2

气体为止,移入PTFE烧杯中,逐滴加入5ml氢氟酸,保证溶液温度不超过30℃,将溶液移入100ml塑料容量瓶中,加水稀释至刻度。

测定合金中铁元素含量时,用N

2O-C

2

H

2

火焰以避免干扰,在386.0

nm处测定铁的吸光度;测定其中铬含量时,使用N

2O-C

2

H

2

火焰,在520.

8nm处测其吸光度,由于铬受镍干扰,最好调节燃料气体的流速直至从1500μg/ml的铬溶液中获得的吸光度与1500μg/ml的铬加样品含量中的镍量时光度相同为止。