高分辨率分光系统G连续光源原子吸收光谱法

D O I :１０．１１９７３/l h j y
Ｇh x ２０１８１０００６㊀高分辨率分光系统Ｇ
连续光源原子吸收光谱法测定铀铌铅矿重选流程样品中铅的含量
张宏丽１,
２,３,姚明星１,２,３,肖㊀芳１,２,３,倪文山１,２,３,高小飞１,２,３∗
(１．中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所,郑州４５０００６;
２．国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心,郑州４５０００６;
３．国土资源部多金属矿评价与综合利用重点实验室,郑州４５０００６
)摘㊀要:采用盐酸(１５m L )Ｇ硝酸(５m L )Ｇ氢氟酸(１０m L )Ｇ高氯酸(２m L )
体系溶解铀铌铅矿样品(０．０３００~０．２０００g ),盐酸(１＋９)溶液作为分散介质,选择P b２８３．３０６n m 作为分析谱线,提出了高分辨率分光系统Ｇ连续光源原子吸收光谱法(H R ＧC SA A S
)测定铀铌铅矿重选流程样品中铅的方法.结果表明:检出限(３s )为０．０２１m g L －１
.按标准加入法对铀铌铅矿样品中的铅进行回收试验,回收率为９７．８％~１０３％,测定值的相对标准偏差(n ＝９)均小于５．０％,满足国家地质矿产行业标准D Z /T０１３０－２００６的要求.
关键词:高分辨率分光系统;连续光源原子吸收光谱法;铀铌铅矿;铅;重选样品中图分类号:O ６５７．３１㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:１００１Ｇ４０２０(２０１８)１０Ｇ１１４９Ｇ０４
㊀㊀矿物组成复杂㊁种类繁多,矿石是矿物的集合体,为准确测定矿石中某一元素的含量,需针对不同的矿物组成㊁不同的元素含量水平,采用不同的分析方法进行测定.矿石中铅一般赋存于方铅矿㊁白铅矿和铅钒中.常规的消解方法有酸溶和碱熔两种,其中酸溶更为常用.但对组分特殊的矿物,则需对溶矿方法进行改进,如含重晶石的银铅矿中铅的测定需采用碱熔方法,同时加入一定量的氯化钡以消除硫酸钡对铅测定的干扰,进而实现矿石中铅的准
确测定[
１]
.陕西华阳川铀铌铅多金属超大型矿床具有矿量
大㊁矿种多㊁易开采等特点[
２]
.矿石中主要共存组分为铀㊁铌㊁铅㊁钡㊁锶㊁稀土元素等,其中铅主要赋存于
方铅矿和白铅矿中.依据标准G B /T １４３５３．２－
２０１０,该类铅矿石可采用王水(硝酸和盐酸按体积比１ʒ３混合)
分解,在５％(质量分数)硝酸溶液下进行测定.但因陕西华阳川铀矿中富含铌元素,该元素
收稿日期:２０１７Ｇ１０Ｇ２２基金项目:中国地质调查局地质调查项目(D D ２０１６００７０;㊀１２１２０１０１７０００１６０９０１
)作者简介:张宏丽,助理研究员,主要从事污染物化学分析测定㊀及无机元素分析测试方法的研究
∗通信联系人.g _x _f _d ＠１６３．c o m
在硝酸介质中易发生水解,会对溶液中的铅造成共沉淀干扰.因此,需对已有溶样方法进行改进,以实现对铀铌铅矿物中铅的准确测定.
目前测定铅的方法主要为容量法[３]
㊁原子吸收
光谱法(A A S )[４
]和电感耦合等离子体原子发射光谱法(I C P ＧA E S
)[５
]等.容量法主要用于分析铅的质量分数在１０．０％左右的样品,A A S 与I C P ＧA E S 主要用于分析低质量分数(０．０x ％~１０．０％)铅的样品.其中A A S 具有设备性价比高㊁稳定性好㊁准确度高和操作简单等优点.相比于普通空心阴极灯作
光源的原子吸收光谱仪,高分辨率分光系统Ｇ连续光源原子吸收光谱仪(H R ＧC SA A S )的高聚焦氙灯实现了光谱的连续发射,色散率和分辨率高,降低了共
存元素的光谱干扰,二极管阵列检测器实现了全谱
测定,现已被用于水质[６]㊁土壤[７]㊁食品[８
]㊁金属制品[９Ｇ１０]
的检测等方面.
本工作针对陕西华阳川铀铌铅矿物,采用盐酸Ｇ
硝酸Ｇ氢氟酸Ｇ
高氯酸溶解样品,讨论了溶样酸用量㊁分散介质㊁分散介质酸度对测定结果的影响及其他干扰元素的干扰情况,建立了一种高分辨率分光系统Ｇ连续光源原子吸收光谱法(H R ＧC SA A S )测定铀铌铅矿重选流程样品中铅的分析方法.
９４１１
１㊀试验部分
１．１㊀仪器与试剂
C O N T R A A７００型高分辨率分光系统Ｇ
连续光源原子吸收光谱仪.
铅标准储备溶液:１０００m g
L －１.铅标准溶液:１００m g
L －１,由铅标准储备溶液稀释而成.
酒石酸溶液:２００m g
L －１.盐酸㊁硝酸㊁氢氟酸㊁高氯酸㊁酒石酸均为分析纯;试验用水均为去离子水.
１．２㊀仪器工作条件
分析谱线P b２８３．３０６n m ;积分模式为平均值,读数时间为３s ;有效像素点为５个;全钛燃烧头,
１００mm ;乙炔Ｇ空气火焰;燃气流量６５L h －１;标准校正模式.
１．３㊀试验方法
将待测矿石样品在１０５~１１０ħ烘干,称取０．０３００~０．２０００g 置于１００m L 聚四氟乙烯烧杯中,用少量水润湿.加入１５m L 盐酸,盖上表面皿后置于电热板上加热至沸腾,５m i n 左右后取下;稍冷后加入５m L 硝酸,置于电热板上加热至沸腾,５m i n 左右后取下;
稍冷后用水清洗表面皿和杯壁,加入１０m L 氢氟酸和２m L 高氯酸,
置于电热板上加热至高氯酸冒白烟,２m i n 后取下冷却至室温;加入２m L 酒石酸溶液后,用少量水清洗表面皿及烧杯四壁,加入２０m L 盐酸(１＋１)溶液,继续置于电热板上加热至微沸,取下冷却至室温,用水定容至１００m L ,
摇匀,按仪器工作条件测定.随同样品分析处理空白溶液.
２㊀结果与讨论
２．１㊀样品分散介质的选择
铀铌铅矿重选后的精矿㊁中矿和尾矿中矿物组成主要有铌钛铁矿㊁铌钛铀矿㊁方铅矿㊁磁铁矿㊁钾长石㊁钠长石㊁石英㊁方解石和重晶石.试验结果表明,
采用盐酸Ｇ硝酸Ｇ氢氟酸Ｇ
高氯酸即可溶解样品[１１]
.溶解样品过程中先加盐酸,使样品中的硫形成硫化氢挥发后再加入硝酸,避免了盐酸和硝酸同时加入
时形成王水,将硫化铅氧化成硫酸铅沉淀;加入氢氟酸分解样品中的硅酸盐矿物,高氯酸发烟使样品中的硅和过量的氢氟酸完全挥发.溶液中含有共存的铌,在硝酸介质中容易水解,并对铅造成共沉淀干
扰[１２]
,因此试验采用盐酸(１＋９)
溶液作为分散介质.
２．２㊀分析谱线和像素点
针对光谱法吸光度最佳范围在０．２~１．０内的特点,试验以常用的P b２８３．３０６n m 作为分析谱
线[１３],测定１,３,５个像素点条件下标准溶液系列的
吸光度,结果见表１.
表１㊀在不同像素点下标准溶液系列的吸光度
T a b ．１㊀A b s o r b a n c e o f s e r i e s o f s t a n d a r d s o l u t i o n s a t
d i f f
e r e n t p i x e l p
o i n t s 样品
１像素点
３像素点
５像素点
标准零点(０．００m g
L －１)０００标准溶液１(２．００m g L －１)０．０３０．０７０．１０标准溶液２(５．００m g L －１)０．０７０．１８０．２４标准溶液３(１０．０m g L －１)０．１２０．３３０．４４标准溶液４(１５．０m g L －１)０．１７０．４５０．６１标准溶液５(２０．０m g
L －１)０．２２
０．５８
０．７８
㊀㊀由表１可知:
选择５个像素点作为测定取值点可满足上述要求.试验选择分析谱线P b
２８３．３０６n m 和５个像素点,
并采用自动扣背景模式进行测定.
２．３㊀共存元素的干扰
试验中存在的干扰主要为背景吸收及共存元素的光谱干扰.通过选择H R ＧC SA A S 的自动扣除背景模式,消除了测定过程中的背景吸收.由图１显示,铅测定的分析谱线没有受到邻近谱线的光谱干扰
.
图１㊀铅的吸收光谱
F i g ．１㊀A b s o r p t i o ns p
e c t r u mo
f P b ２．４㊀标准曲线及检出限
移取铅标准溶液０,２．００,５．００,１０．００,１５．００,２０．００m L 分别置于一组１００m L 容量瓶中,以盐酸(１＋９
)溶液作为分散介质,定容,摇匀.此标准溶液系列中铅的质量浓度分别为０,２．００,５．００,１０．００,
１５．００,２０．００m g
L －１,按仪器工作条件进行测定,
０５１１
并绘制标准曲线.铅的测定范围为２０．００m g L －１
以内,回归方程为y ＝－４．９ˑ１０－４x ２＋４．８７２ˑ
１０－２x ＋４．３４０ˑ１０－３,相关系数为０．９９９６.
连续测定１１份空白溶液,得出标准偏差s ,以３倍的标准偏差计算方法的检出限(３s )
,铅的检出限为０．０２１m g L －１.陕西华阳川铀矿原矿中铅的质量分数在０．３６％
左右,经过重选后得到的流程样品中铅的质量分数
在０．１％~６．０％之间.通过调节样品的称样量,
保持最终待测溶液中铅的质量分数在１８．０m g L －１
以内,包含在标准曲线测定范围内.
２．５㊀精密度和回收试验
按试验方法对实际铀铌铅矿原矿㊁精矿㊁中矿和尾矿重选流程样品中铅进行测定,每个样品平行测定９次,测定值及其相对标准偏差(R S D )见表２,并对样品进行加标回收试验,回收率结果见表２.
表２㊀精密度和回收试验结果(n ＝９
)T a b ．２㊀R e s u l t s o f t e s t s f o r p r e c i s i o n a n d r e c o v e r y
(n ＝９)样品测定值w /
％本底值ρ
/(m g
L －１)加标量ρ
/(m g
L －１)测定总量ρ
/(m g
L －１)回收率/％R S D
/％尾矿０．１２１．２５５．００６．３１１０１
４．６原矿０．３４３．２５５．００
８．１７
９８．４４．４中矿１．２３９．０７
１０．００１８．９３９８．６１．２精矿３．５５１６．７７２０．００３６．３２９７．８
１．３精矿
４．５７
１２．６６２０．００３３．３１１０３
１．０
㊀㊀由表２可知:铅的加标回收率为９７．８％~
１０３％,表明对于铀铌铅矿重选流程样品中铅的测定,该方法满足国家地质矿产行业标准D Z /T
０１３０－２００６要求[１４
](待测元素质量分数大于１．０ˑ
１０－４时,加标回收率为９５％~１０５％).本工作采用高分辨率分光系统Ｇ连续光源原子吸收光谱法测定铀铌铅矿重选流程样品中铅的含
量.该方法操作简单㊁测定结果准确,用于实际样品分析,结果满意.参考文献:
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１５１１
D e t e r m i n a t i o no fL e a d i nG r a v i t y S e p a r a t i o nP r o c e s s S a m p l e s f r o m UＧN bＧP b
P o l y m e t a l l i cO r e b y H i g hR e s o l u t i o nO p t i c a lM o n o c h r o m a t i c S y s t e mＧ
C o n t i n u u mS o u r c eA t o m i cA b s o r p t i o nS p e c t r o m e t r y
Z H A N G H o n g l i１,２,３,Y A O M i n g x i n g１,２,３,X I A OF a n g１,２,３,N IW e n s h a n１,２,３,G A OX i a o f e i１,２,３∗(１．Z h e n g z h o uI n s t i t u t e o f M u l t i p u r p o s eU t i l i z a t i o no f M i n e r a lR e s o u r c e s,C A G S,Z h e n g z h o u４５０００６,C h i n a;２．C h i n aN a t i o n a lE n g i n e e r i n g R e s e a r c hC e n t e r f o rU t i l i z a t i o no f I n d u s t r i a lM i n e r a l s,Z h e n g z h o u４５０００６,C h i n a;
３．K e y L a b o r a t o r y o f E v a l u a t i o na n d M u l t i p u r p o s eU t i l i z a t i o no f P o l y m e t a l l i cO r e s,M i n i s t r y o f L a n d
a n dR e s o u r c e s,Z h e n g z h o u４５０００６,C h i n a)
A b s t r a c t:A m e t h o do fh i g hr e s o l u t i o no p t i c a lm o n o c h r o m a t i cs y s t e mＧc o n t i n u u m s o u r c ea t o m i ca b s o r p t i o n s p e c t r o m e t r y(H RＧC SA A S)w a s p r o p o s e d f o r t h e d e t e r m i n a t i o no f l e a d(P b)i n g r a v i t y s e p a r a t i o n p r o c e s s s a m p l e s o fUＧN bＧP b p o l y m e t a l l i co r e,w i t hP b２８３．３０６n m a s t h ea n a l y t i c a l l i n e．T h es a m p l e(０．０３００－０．２０００g)w a s d i s s o l v e db y a s y s t e mo fH C l(１５m L)ＧHN O３(５m L)ＧH F(１０m L)ＧH C l O４(２m L)a n dd i s p e r s e d i n１０％(φ)H C l s o l u t i o n．A s s h o w nb y t h er e s u l t s,t h ed e t e c t i o n l i m i t(３s)w a s０．０２１m g L－１．T e s t f o r r e c o v e r y w a sm a d eb y s t a n d a r da d d i t i o nm e t h o d f o rP b i ns a m p l e so fUＧN bＧP b p o l y m e t a l l i co r e,g i v i n g r e s u l t s i nt h er a n g eo f９７．８％－１０３％,w i t hR S D s(n＝９)a l l l e s s t h a n５．０％,a n d t h i s r e s u l t s f u l f i l e d t h e r e q u i r e m e n t o f t h en a t i o n a l s t a n d a r d f o r g e o l o g y a n dm i n e r a l i n d u s t r y(D Z/T０１３０－２００６)．
K e y w o r d s:h i g h r e s o l u t i o n o p t i c a l m o n o c h r o m a t i c s y s t e m;c o n t i n u u m s o u r c e a t o m i c a b s o r p t i o n s p e c t r o m e t r y;UＧN bＧP b p o l y m e t a l l i c o r e;l e a d;g r a v i t y s e p a r a t i o n p r o c e s s s a m p l e
２５１１。