火焰原子吸收光谱法测定冰晶石中的铁

卢启余 曾志平 黄俭惠 朱 璟

（1中国有色桂林矿产地质研究院有限公司，广西 桂林541004；2广西民族师范学院，广西 崇左532200）

0 前言

冰晶石（Na3AlF6），白色单斜晶系矿物，是一种碱金属氟铝酸盐，微溶于水，熔融的冰晶石能溶解氧化铝，在电解铝工业作助熔剂，是炼铝工业必要材料。目前有天然冰晶石和人造冰晶石，炼铝工业一般使用人造冰晶石。我国有色金属行业标准对人造冰晶石的等级有严格的要求［1］，规定冰晶石的三大元素为F（含量≥53%），Na（含量≥31%），A1（含量≥13%），其它元素如P，Si，Fe，Pb，S，Ca，Mg等含量甚微，由于所含微量元素的含量高低直接影响铝电解的电流效率和电解铝的质量和产量［2］，因此对冰晶石中微量元素的分析十分重要。目前测定铁的方法有磺基水杨酸光度法［3］、邻菲罗啉光度法［3］、催化荧光法［4］、火焰原子吸收光谱法［5－6］、电感耦合等离子体发射光谱法［7－8］等。我国有色金属行业标准对冰晶石中铁的测定采用邻二氮杂菲光度法，该法加入试剂繁多，步骤繁琐，不易操作控制，实验周期过长，不能做到简便快速测定；而火焰原子吸收光谱法具有快速、准确、灵敏度高且操作简便等优点，已成为微量元素测定最常用的方法［9－11］。本实验采用火焰原子吸收光谱法测定冰晶石中的铁，方法简便、准确、快捷、灵敏度高，能满足生产要求。

1 实验部分

1.1 仪器与工作条件

HITACHI Z－2000型偏振塞曼效应原子吸收光谱仪（日本日立公司），铁空心阴极灯（日本日立公司）。

工作条件：波长248.3nm，狭缝宽度0.2nm，燃气（乙炔）流量1.8L／min，助燃气（空气）压力160kPa，燃烧器高度7.5mm，积分时间5s。

1.2 标准溶液和主要试剂

铁标准储备溶液（ρ（Fe2O3）＝1.000g／L）：称取0.500 0g高纯Fe2O3于100mL烧杯中，用水润湿，加入20mL盐酸（6mol／L），慢慢加热至完全溶解，取下冷至室温，移入500mL容量瓶中，加入20mL盐酸（6mol／L），用水定容后摇匀。

铁标准工作溶液（ρ（Fe2O3）＝100.0mg／L）：移取10.00mL铁标准储备溶液于100mL容量瓶中，加入3.6mL盐酸，用水定容后摇匀。

钠溶液（10g／L，由基准 NaC1配制），铝溶液（10g／L，由高纯铝配制），实验用水为二次去离子水，其余试剂均为优级纯。

1.3 实验方法

1.3.1 分析手续

称取0.250 0～0.500 0g（精确至0.000 1g）干燥试样于100mL聚四氟乙烯烧杯中，用水润湿，摇匀后加入5mL HClO4，摇匀，置于控温电炉上加热溶解，直到HClO4白烟冒尽，取下放置冷却后加入2mL HC1（6mol／L），水洗杯壁，微热使盐类溶解，取下冷却后加入3mL HC1，转入100mL容量瓶中，用水定容后摇匀。与分析试样一同进行空白实验。同时按仪器工作条件测定铁的吸光值。联机打印结果。

1.3.2 工作曲线

移取100.0mg／L的标准工作溶液0.00，0.05，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL于一组100mL容量瓶中，加入4mL HCl，用水定容后摇匀。此工作曲线 含 Fe2O3为 0.00，0.050，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mg／L，与试液同时上机按仪器最佳条件测定铁的吸光值。联机打印结果。

1.3.3 线性范围及检出限

按仪器最佳条件测得的铁回归方程为：Y＝0.028 93x＋0.008 6，R＝0.999 8，Fe2O3的线性范围为0～5.00mg／L。根据11次空白值测定结果求得方法检出限为0.004 11mg／L。

2 结果与讨论

2.1 无机酸的选择

于一组100mL容量瓶中，分别加入2.00mL Fe2O3（100.0mg／L）标准工作溶液，再加入不同量的 HCl，HClO4，H2SO4，HNO3。按1.1测定条件上机测定，计算机直接打印结果，结果见表1。

表1 无机酸对铁测定的影响Table 1 Effect of inorganic acids on the determination of iron ／%

实验结果表明：HCl，HClO4，H2SO4，HNO3在所选择范围内不影响铁的测定。本实验采用HCl（0.48mol／L）介质。不采用 H2SO4是因为 H2SO4在溶解加热过程中样品容易发生溅跳，产生较大误差，以及H2SO4粘度大，影响雾化效率和测定灵敏度。由于大多数盐类不易溶于HClO4，HNO3，故不采用HClO4和HNO3。

2.2 基体钠的干扰

试液中含有大量的钠，本文实验了Fe2O3的浓度为2.00mg／L，钠的浓度为0～1 000mg／L的范围内，基体钠对铁的干扰效应。于一组100mL容量瓶中，分别加入2.00mL Fe2O3（100.0mg／L）标准工作液和4mL HCl，再加入不同量的钠溶液，用水定容摇匀。按1.1测定条件上机测定，计算机直接打印结果（见表2）。

表2 基体钠对铁测定的影响Table 2 Effect of the sodium matrix on the determination of iron

实验结果表明：钠对铁的测定无干扰。

2.3 基体铝的干扰实验

试液中含有大量的铝，本文实验了Fe2O3浓度为2.00mg／L，铝浓度为0～1 000mg／L的范围内，基体铝对铁测定的干扰效应。结果见图1。

图1 基体铝对铁测定的影响Figure 1 Effect of aluminum matrix on the determination of iron.

实验结果表明：基体铝对铁的测定无干扰。

2.4 共存离子的干扰

样品经高氯酸冒白烟后，二氧化硅和氟基本挥发完全，不影响铁的测定，仍然留在溶液中的K＋，Ca2＋，Mg2＋等共存离子含量甚微，对铁的测定没有干扰。

2.5 精密度和加标回收实验

按实验方法对样品进行11次平行测定，并采用标准加入法验证方法的加标回收率。结果见表3和表4，实验结果表明：其相对标准偏差在0.95%～4.5%，加标回收率在98.00%～101.49%，本法具有较好的重现性和精密度。

2.6 准确度实验

取实验用的1号、2号、3号样品，用有色金属行业标准方法（邻二氮杂菲光度法）进行测定，结果见表5。测定结果表明：本方法测定的结果准确可靠。

表3 方法的精密度Table 3 Precisions test of the method ／%

表4 Fe2O3的加标回收率Table 4 Results of recovery test ／（mg·L－1）

表5 准确度实验Table 5 Accuracy tests of the method／%

3 结语

实验表明，火焰原子吸收光谱法具有快速、准确、灵敏度高且操作简便等优点，采用火焰原子吸收光谱法测定冰晶石中的铁，方法准确、快捷、简便，方法的准确度、精密度以及加标回收率完全能满足生产要求。

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