火焰原子吸收光谱法测定烟尘中铟的含量

史旭峰，赵　星，宋江伟



火焰原子吸收光谱法测定烟尘中铟的含量

史旭峰，赵星，宋江伟

(云南有色地质局308队测试中心，云南 个旧661000)

摘要：将样品经550~600℃灼烧后，以过氧化钠熔融，用(5+95)三乙醇胺溶液提取熔融物，过滤后用6mol/L盐酸溶解沉淀物，滤液中加入氢溴酸除去部分杂质，在(5+95)硝酸介质中，通过火焰原子吸收光谱仪于303.9nm处，以空气-乙炔火焰可精确测定烟尘中的铟含量。

关键词：熔融；三乙醇胺；氢溴酸；火焰原子吸收

铟是一种稀散金属元素，几乎不存在独立的矿床。铟的地质储量仅为黄金的五分之一，可见铟的稀少。根据对大量不同矿性的试样进行分析后，发现烟尘中含铟量较高，大部分在0.1%以上，甚至在锡烟尘中有含铟量超过20%。烟尘是燃料燃烧、高温熔化和化学反应等过程中形成的飘浮于空中的颗粒含二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钙、三氧化二铁等[1]。现有的对铟的分析方法局限于酸溶分解，对于烟尘这类特殊样品尚无很好的分解方法。碱熔分解对所有试样都适合，在含有机物、砷、硫需要预先灼烧时，只能在550~600℃进行，否则可能造成一些挥发损失，当加水提取熔融物时，有EDTA、三乙醇胺、过氧化氢存在的情况下，只有稀土元素、钍、钪、镁等少数元素与铟一起以氢氧化物形式定量沉淀，可以除去大部分干扰元素，沉淀中残留的锡加入氢溴酸后在蒸干挥发除去[2]。

利用火焰原子吸收光谱法选择性强、灵敏度高、精密度好，共存元素不会对原子吸收光谱仪分析产生干扰等，即便光谱干扰也很容易被克服的优点[3]，测定0.0050%~5.00%的铟能得到令人满意的稳定结果。

1实验部分

1.1　仪　器

iCE3300(Thermo Electron Corporation)原子吸收光谱仪；铟单元素空心阴极灯；CPA124S电子天平。

1.2　标准溶液及试剂

(1)试剂：过氧化钠(AR)、盐酸(AR)、氢溴酸(AR)、硝酸(AR)、三乙醇胺(AR)、氢氧化钠(AR)

(2)标准溶液：铟标准储备溶液ρ(In)=1mg/mL(购国家标准物质中心标准溶液)；

校准标准曲线配制用铟标准溶液由铟标准储备溶液逐级稀释配制为：ρ(In)=100ug/mL。

1.3　仪器工作条件

以8.00ug/mL标准溶液对仪器工作条件进行测试，结果见表1。

表1　仪器工作条件与信号值的关系

通过以上各项数据比对，在不同参数设定下选取最大信号值得出最佳仪器工作条件，结果见表2.

表2　原子吸收光谱仪工作参数

1.4　标准曲线绘制

吸取0.00mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL、8.00mL、10.00mL铟标准溶液于100mL容量瓶中，用(5+95)HNO3稀释至刻度，混匀。按表1-2所列仪器参考工作条件测定，绘制校准曲线，标准曲线见图1。根据图1得出铟的相关工作曲线达到0.9950以上，符合一般线性拟合的最低系数。

图1　铟标准曲线Fig.1　In Standard Curve

2实验方法

称取0.1000g~0.5000g试样置于高铝坩埚中，于550~600℃灼烧10min，加入4gNa2O2，搅匀后再覆盖一层，置于高温炉中于650~700℃熔融5~15min，取出冷却，置于200mL烧杯中，加入约50mL(5+95)三乙醇胺提取熔融物，洗出坩埚，将烧杯加盖表面皿，置于电热板上加热煮沸，取下冷却，洗去表面皿，用中速滤纸过滤，用2g/LNaOH溶液洗涤烧杯和沉淀6~8次。将沉淀用6mol/LHCl溶解于100mL烧杯中，加入5mLHBr，低温加热蒸干后，加入5mLHNO3低温蒸干后，加入5mLHNO3及少量水加热溶解盐类，移入100mL比色管并稀释至刻度，摇匀待测。

按公式2-1计算铟的含量：

公式2-1ω(In)/10-2=

式中：ρ为从校准曲线上查得试样溶液中铟的浓度(ug/mL)；

V为试样溶液总体积(mL)；

ms为称取试样的质量(g)。

3结果与讨论

3.1　酸溶分解与碱熔分解的结果比对

酸溶分解试样：硝酸，氢氟酸，硫酸分解后酸不溶物较多，导致溶液浑浊，如过夜澄清后测定，结果偏低，且出现溶液底层铟含量比中上层铟含量较高的现象；如将溶液摇匀后直接测定，溶液浑浊，容易堵塞雾化器，结果不稳定，且沉淀物增加干扰，使测定结果与澄清后溶液相比略有偏高，易导致测定结果难以取舍。

碱熔分解试样：过氧化钠熔融后，矿样分解完全，铟富集于沉淀中，部分干扰元素溶解于碱性溶液中，经过滤除去。沉淀经酸溶解后，加入HBr低温加热蒸干排除锡、砷等杂质，加入HNO3及少量水加热溶解盐类，调节试样酸度后溶液清亮，进行测定，有较减少杂质干扰，酸溶分解的各种干扰因素均能有效得到解决。比对结果见表3。

表3　酸溶分解与碱熔分解测定结果比对

3.2　测定时介质的选择及影响

按本文中实验方法加入盐酸和硝酸两种不同介质，测定其吸光度，实验结果表明，盐酸介质中铟的吸光度明显比硝酸介质中要低，故而选择硝酸介质。按上述实验，在8.00ug/mL的溶液中加入不同量的硝酸，测定其吸光度，测定结果见表4.由表4说明，酸度在2%~20%之间，对铟的测定无太大变化，在不损害仪器和共存离子不相互干扰的前提下，选择5%的酸度最为合适。

表4　酸度实验结果(mL)

3.3　三乙醇胺加入的作用

烟尘种类繁多，因不同类型的烟尘，所含物质各有不同。主要由燃料燃烧后留下的固体废物组成，大部分是灰分。已在烟尘中发现的元素多达20种以上，其中含量最多的是Fe、Ca、Na等，其次是Si、Al、Mn、Ti、Cu、As、Sb、S等，碱熔后Fe、Cu、Al、Ca、Mg等以氢氧化物形式沉淀，三乙醇胺作为螯合剂起到隐蔽Fe3+、Al3+等重金属离子的干扰，使铟与少量金属离子一起定量沉淀，如试样中含铁较高，应适当增加三乙醇胺浓度，否则酸溶沉淀后的滤液在加入HBr蒸干时，容易造成喷溅，是测定结果偏低。

3.4　HBr加入的作用

试样熔融过滤后，仍有部分干扰元素如Sn、As、Sb等存在滤液中，利用各种离子卤化物沸点较低的性质，加入HBr低温加热蒸干，将Sn、As、Sb等干扰离子挥发逐去，消除干扰。不加入HBr时，对含Sn、As、Sb等较高的试样，酸化沉淀后的滤液仍然浑浊，难以准确测定试样中的铟量。实验过程中分别在酸化沉淀后的滤液中加入2mL、5mL、10mLHBr，按实验方法制得溶液后测定Sn、As、Sb，结果表明加入2mLHBr的溶液含有微量干扰元素，加入5~10mLHBr的溶液干扰元素已挥发除去，所以选择加入5mLHBr。

3.5　精密度与准确度实验

按照上述实验方法，任选两件烟尘样品。同时利用国家一级标准物质对该方法的准确度和精密度进行验证。精密度实验结果如表5和表6。

表5　精密度实验结果

表6　准确度实验结果

3.5　标准加入法计算回收率

利用标准加入法在不同含量样品中加入不同含量的标准溶液，利用测定值与样品含量和加标量计算此方法的回收率，结果如表7。

表7　空白与样品加标实验

4结论

烟尘属于金属冶炼后的渣类，组分较为复杂，以酸溶分解难以将试样完全打开，溶液中铟离子容易与酸不溶物共沉底，造成溶液不均匀现象，导致测定结果不稳定。如果将溶液摇匀后立即测定，容易导致原子吸收的堵塞。加入硫酸分解，虽然能提高分解温度，但也不能让试样完全分解，使溶液清亮，同时造成溶液粘稠度增大，不利于火焰原子吸收的测定。此方法利用碱熔分解，消除了酸溶难分解，酸不溶物包裹待测元素的弊端，有效的将铟和其他干扰离子分离，利用火焰原子吸收测定，排除谱线干扰，测定结果精确稳定，适用于烟尘类中高含量铟的测定。

参考文献

[1]尹明，李家熙等.岩石矿物分析(第四版第三分册)[M].北京：地质出版社，2011.

[2]吕佳，王光明，李辽莎.火焰原子吸收光谱法测定高炉尘中铟[J].冶金分析，2011(6)，22-24.

THE APPLICATION OF FLAME ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY TO ANALYSIS OF IN CONTENT OF SMOKE DUST

SHI Xu-feng，ZHAO Xing，SONG Jiang-wei

(TestingCenterofTeam308，YunnanBureauofNonferrousGeology，Gejiu661000)

Abstract：The sample is ignited under 550~600 Co，then smelted with Na peroxide，which is abstracted with(5+95)triethanolamine solution，filtered，the precipitate is dissolved with 6 mol/L hydrochloric acid，hydrobromic acid is added into the filtering liquid in order to eliminate a part of impurity.In the(5+95)nitric acid medium，at 303.9 nm of flame atomic absorption spectrometry，the In content in smoke dust can be determined accurately with air-acetylene flame.

Key Words：Smelt；Triethanolamine；Hydrobromic Acid；Flame Atomic Absorption

中图分类号：O657.31

文献标识码：A

文章编号：1004-1885(2015)4-617-5

作者简介：史旭峰(1988～)，男，云南玉溪市人，助理工程师，主要从事矿产品分析测试工作。

收稿日期：2015-06-03