固体进样-直接测汞仪测定铁矿石中的汞

2018-04-12王宇亮

现代矿业 2018年3期

赵　超　王　钊　吴　楠　王宇亮

(河北出入境检验检疫局检验检疫技术中心)

汞及其衍生物有机汞作为一类重要的有毒有害环境污染物，可经多种途径进入人体并于人体内富集，汞污染及控制已经成为全球关注的热点、难点和焦点问题[1-2]。铁矿石中的汞会在冶炼过程中释放到大气中，中国是铁矿石消耗大国，对铁矿石冶炼过程中汞的释放、迁移及转化过程的机制进行系统、深入的研究，快速而准确地测定铁矿石中的汞含量具有重要的意义。

铁矿石中汞含量的测定多采用化学前处理，原子荧光光谱仪[3]或电感耦合等离子体质谱仪[4]检测，以上方法都具有处理时间长、试剂消耗大、危险性大及易污染环境等缺点。

固体进样测汞仪检测铁矿石中的汞含量，具有简单、省时、灵敏度高、准确度好且无试剂污染等优点。在药材、食品、水、土壤、煤炭等领域已有相关报道[5-10]。利用美国Hydra-C自动测汞仪分析了进口铁矿石中的汞含量，具有较高的精密度和准确度，为进口铁矿石中的汞含量监测工作提供了一种高效的方法。

1　试验部分

1.1　仪器与试剂

试验仪器为直接测汞仪(Hydra-C，美国)，马弗炉(Nabertherm，德国)，镍舟。

试验试剂为1 000 μg/mL汞标准储备溶液(介质为5%硝酸)，氧气纯度大于99.995%。

1.2　试验方法

1.2.1样品制备

样品制备按照GB/T 10322.1进行取样和制样[11]，样品粒度应小于100 μm。

汞及其化合物都有易挥发的特性，因此试样的干燥选择自然风干或在60 ℃以下的温度烘干，以减少汞的损失。

1.2.2标准溶液配制

用5%硝酸溶液将汞标准储备溶液(1 000 μg/mL)逐级稀释到0、1、2、3、4、5、6 μg/mL(高含量系列)和0.00、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4 μg/mL(低含量系列)。

1.2.3试验步骤

1.2.3.1校准工作曲线的绘制

用移液器分别移取100 μL标准工作溶液于镍舟中，相应的总汞为0、5、10、20、30、40 ng(低含量)和40、100、200、500、600 ng(高含量)，按照汞含量由低到高的顺序，在253.65 nm处分别测定其吸光度。每个标准溶液测量2次，取其平均值，以相应的汞量(ng)为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制两条标准工作曲线。测定标准溶液时仪器工作条件见表1。

表1　标准溶液测定条件

1.2.3.2铁矿石样品的测定

准确称取按标注制备的空气平衡样品100 mg于镍舟中，放入直接测汞仪中检测，测定铁矿石样品时仪器工作条件见表2。

表2　铁矿石样品测定条件

2　试验结果与讨论

2.1　称样量及干扰效应

通过试验，称样量一般在80～100 mg。称样量过多，会导致铁矿石样品燃烧不充分，检测结果偏低，同时会缩短催化管和金汞齐的使用寿命；称样量过少，样品的代表性变差，检测结果的误差变大。

试验时，建议按照浓度由低到高的顺序分析，因为样品中汞含量较高时，会污染催化剂和金汞齐，产生较高的背景或明显的汞记忆效应，导致后续样品分析结果偏高。如不能按照由低到高的顺序分析或样品汞含量未知时，可以先减小称样量(如50 mg)，然后根据测定结果选择合适的称样量；或者在分析完高浓度样品后，进行一次或几次空白分析直至微吸光度(μAbs)≤6 000，再进行下一个样品的检测，以减少记忆效应。

2.2　镍　舟

试验用镍舟表面应干净无污染，镍舟表面有样品灰烬时，应用洗耳球吹净或用纯水洗净后于1 000 ℃的马弗炉中灼烧30 min，取出冷却后方可继续使用。分析样品前，应先空烧镍舟，当μAbs≤6 000时，可以进行样品分析；若μAbs>6 000，需空烧镍舟数次直至μAbs≤6 000再进行样品分析。

2.3　标准曲线及检出限

对标准系列溶液进行测定，建立高含量和低含量两条标准曲线(根据微吸光度软件自动切换)，二次拟合曲线方程分别为y=8.747 7×10-2X2+5.834 1×10-5X+0.000 1；y=5.436 6×10-2X2+3.277 8×10-5X+0.001 3，相关系数分别为0.998 9，0.997 8。

重复测定空白试样11次，按100 mg进样量计算，方法的检出限为0.056 μg/kg，测定下限一般等于或大于检出限的5倍，即为0.28 μg/kg。