火焰原子吸收法测定高砷金矿石中的砷*

杨德明 方宏树

(青海省第六地质矿产勘查院)



火焰原子吸收法测定高砷金矿石中的砷*

杨德明 方宏树

(青海省第六地质矿产勘查院)

将高砷矿石样品通过王水溶解，在空气-乙炔火焰原子吸收分光光度计上测定高砷金矿石中砷的含量。试验在最佳测试条件下，线性相关系数r>0.999 6，加标回收率为98%～101%，浓度为0～60 μg/mL;其测定结果表明：该方法操作简单，成本低，分析速度快，准确度和精密度高，标准偏差为0.006 5，相对标准偏差为0.005 4，适用于工业生产中金矿石高含量砷的测定。

火焰原子吸收法 金矿石 高含量 砷

高砷金矿石中砷的含量相对较高，它不仅影响金矿的回收率，增加选矿及冶炼的技术难度，而且对周边环境存在潜在威胁[1]。砷可以形成多种不同的化学形态，As(Ⅲ)和As(Ⅴ)属于无机毒，是毒性较高的污染元素[2]。目前测定砷的传统经典方法主要有二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法(DDC-Ag)和碘量法[3]，常见的其他方法有氢化物-原子吸收光谱法、原子荧光光度法和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法[4-6]等。DDC-Ag法灵敏度虽较高，但操作繁琐、分析时间长，所用试剂毒性大，干扰大；碘量法中使用的碘容易挥发，对高含量砷的测定误差较大，所用试剂较多，操作麻烦；原子荧光法测微量砷准确度高，对于含量较高的砷，一般是稀释后用原子荧光测定，但稀释倍数高，误差也大；氢化物-原子吸收法中氢化物发生装置价格昂贵，与火焰原子吸收法比较，费时且操作繁琐。空气-乙炔火焰原子吸收法测定金矿石中的高含量砷，不仅大大缩短了分析测试时间，也明显减少了样品处理阶段中所需的试剂和样品量，降低了样品在制备过程中的污染，且该方法具有良好的灵敏度和精密度，在实际金矿石高含量砷的测试分析中切实可行，结果准确可靠。

1 试验部分

1.1 试验仪器与试剂

主要试验仪器：日立Z-2300原子吸收分光光度计及配套砷空心阴极灯。

主要试剂：浓盐酸(分析纯)，浓硝酸(分析纯)，浓硫酸(分析纯)，试验用水为去离子水(默克密理博公司Elix Advantage5纯水系统)。

砷标准溶液(ρ(As)=1.00 mg/mL)：称取1.320 2 g已在105 ℃烘2 h的优级纯三氧化二砷，置于150 mL烧杯中，加入20 mL NaOH溶液(200 g/L)溶解，加2滴酚酞指示剂，用H2SO4(水和硫酸的体积比为1∶1)中和至微酸性冷却后移入1 000 mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀备用。

砷标准曲线溶液：分别移取0.00、5.00、10.00、25.00、50.00 mL的砷标准溶液置于100 mL容量瓶中，加5 mL HNO3，用去离子水稀释至刻度，摇匀待用。

1.2 仪器工作条件

日立Z-2300型原子吸收分光光度计，As空心阴极灯的具体工作条件见表1。

1.3 试验测试方法

准确称取制好的-0.074 mm矿样0.500 0 g(精确至0.000 1 g)，置于100 mL的烧杯中，用少量去离子水润湿，加入5 mL硝酸，立即盖上表面皿，待剧烈反应停止后，放置在电热板上加热微沸溶解，待不再逸出黄色气体后，取下稍微冷却，加入10 mL盐酸，盖上表面皿，继续加热微沸，使样品溶解完全，期间摇晃烧杯2～3次，蒸发至小体积(约5 mL)取下冷却。冲洗表面皿，将烧杯中的溶液转移至50 mL的比色管中，用去离子水定容至刻度，充分摇匀，静置澄清。

打开原子吸收分光光度计，按试验测试条件设定好仪器工作条件，将砷元素灯点亮预热15～20min，打开冷却水循环系统，点燃Air-C2H2火焰，测定砷标准曲线溶液，从而得到砷标准工作曲线。在此曲线下测定比色管中的未知溶液，得出未知矿石样品的浓度，并计算出样品中砷的含量。

表1 仪器工作条件

2 试验结果与讨论

2.1 砷标准工作曲线的绘制

利用砷标准曲线溶液，在最佳的仪器条件下进行测定，以标准溶液浓度为横坐标，相应溶液浓度的吸光度为纵坐标，得到标准曲线见图1，曲线的线性相关系数r=1.000 0，浓度为0～60 μg/mL。

图1 砷标准溶液工作曲线

2.2 方法的准确度和回收率

采用加标回收试验的方法验证该方法的可靠性。取3份管理样品，在每份中加入不同量的已知砷标准曲线溶液，在相同的测定条件下，按该方法测得砷含量，并计算回收率，结果见表2。

表2 准确度回收率结果 %

由表2可知，砷的加标回收率为98%～101.20%，结果良好。

2.3 方法的精密度

为验证该方法的精密度，在相同的试验条件下，采用该测试方法对管理样本As-2进行12次平行试验，测定砷含量，计算平均值，标准偏差和相对标准偏差，分析结果见表3。

表3 精密度分析结果

由表3可知，采用火焰原子吸收法测定高含量砷，测定结果精密度较高，测试结果稳定。

2.4 样品处理中溶液酸度的影响

在试验过程中，样品溶液必须摇匀、静置，静置时间过短，大量的悬浮颗粒残渣会严重影响火焰原子化效率，导致结果不准确；沉淀时间过长，溶液中的As(Ⅲ)和As(Ⅴ)容易水解，导致测定结果偏低。通过相关研究文献[7]和大量试验发现，当样品溶液酸度控制在10%的盐酸介质时，体系稳定，测定结果稳定。所以该方法所有样品溶液的酸度为10%的盐酸体系。

2.5 样品浓度超出工作曲线的问题

在试验过程中发现，当样品浓度过高，超过标准曲线浓度范围时，工作曲线会偏离朗伯—比尔定律产生弯曲现象，从而导致测试结果不准确，与真实值之间偏差较大。所以，为了提高测试结果的准确性，对于浓度超出曲线的溶液，在保证样品代表性的前提下，应适当减少称样量，或适当的稀释定容后的样品溶液，保证样品浓度在合理的曲线浓度范围内。同时，在稀释过程中一定要加入适量的盐酸(体积分数为10%)，从而保证溶液体系的酸度。

2.6 仪器稳定性

在试验中，原子吸收分光光度计作为最主要的仪器，仪器的稳定性是测定分析数据的关键条件[8]。通过定期对仪器进行维护保养，使仪器的各项系统都处在一个良好稳定的运行状态下，以保证测试分析数据的准确性和精确性。

3 结 论

利用空气-乙炔火焰原子吸收分光光度计对样品进行测定，对仪器条件、酸度等进行了合适的选择，标准曲线浓度为0～60μg/mL，相关系数r>0.9996，监控样的测定值与标准值相符。该方法具有操作简单，分析快速，且准确度和精密度高，结果准确，消耗成本低，污染低等优点，在实际金矿生产工作中对高含量砷的监测有很大的应用价值。

[1] 郑存江.含砷难浸金矿的研究及应用[J].陕西地质，2003(6):88-98.

[2] 尚德荣，赵艳芳，郭莹莹，等.食品中砷及砷化合物的食用安全性评价[J].中国渔业质量与标准，2012(4):21-32.

[3] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国标准化管理委员会.GB/T 7739.3—2007 砷量的测定[S].北京:中国标准出版社,2007.

[4] 沙保峰，张小转，王 静，等.氢化物-原子吸收光谱法测定冶金企业废水中的砷[J].化学研究，2012(4):49-52.

[5] 蒙亦兵，别瑞敏.用AFS-230型双道原子荧光光度计同时测定水中砷、硒的方法[J].桂林工学院学报，2000(S1):83-85.

[6] 付冉冉，陈贺海，张爱珍，等.测定铁矿石中砷含量的方法与仪器[J].中国矿业，2011(3):90-92.

[7] 王晓娜，高玉军，赵继军.影响砷测定(原子荧光光度法)若干因素及解决方法的探讨[J].中国商界，2010(5):270.

[8] 方宏树，叶 江.活性炭动态吸附-火焰原子吸收法测定金[J].现代矿业，2016(2):74-76.

*青海省科技支撑计划项目(编号：2015—SF—122)；青海省金矿资源开发工程技术研究中心(编号：2016—GX—G02)。

2016-08-01)

杨德明(1987—)，男，助理工程师，816000 青海省海西蒙古族藏族自治州格尔木市宇宙巷1-10号。