对以往比色法测定低含量铝的技改新方法

2019-03-07任楠，陈娜

云南地质 2019年1期

任楠，陈娜

(云南省有色地质局地质地球物理化学勘查院测试中心，云南昆明 650216)

铝是地球上常见元素，其总含量排名占地壳表面第三位，矿石中铝更是多有存在，它可以作为主要元素开采，也可能成为次要元素富集甚至对于铅矿石，铁矿石，石灰石等矿石产品中又是属于杂质类产品，对于化验工作而言，铝的测定也是主要测定元素之一。对于高含量的铝元素吃测定通常用容量法进行测定，低含量的铝常用方法有比色法和电感耦合等离子光谱法，本文既是针对比色法的国标方法进行了适当改进进行阐述。

1 试验部分

1.1 试验原理

在pH值为5～6的溶液中，掩蔽了Fe3+等干扰元素后，铝离子在六次甲基四胺缓冲溶液中，与铬天青S产生红色络合物，用分光光度计比色测定溶液吸光度，计算样品中铝的含量。

1.2 试验仪器器材

试验仪器器材主要有：银坩埚；T6紫外分光光度计；25ml比色管；100ml比色管。

1.3 试验试剂

试验试剂主要有：Al2O3标准储备液(1mg/mL)；Al2O3标准液(100μg/mL)；

铬天青S(0.1%，介质为40%乙醇溶液)；对硝基酚(0.1%；介质为1∶1乙醇水溶液)；六次甲基四胺缓冲溶液(25%)；锌-EDTA溶液(1∶4)；H2O2溶液(3%)；氟化铵溶液(0.5%)和硝酸；盐酸；高氯酸；氢氟酸；过氧化钠等。

2 分析步骤

2.1 样品分解

由于Al2O3特殊的分子构造，在高含量矿物中，很难通过酸溶方法进行完全分解，因此很容易将测试结果造成偏差，但在低含量的矿物中，少量的Al2O3可以直接通过四酸分解法进行完全溶解，本实验采取两种溶解方法进行了实验，且都取得了满意的结果。

2.2 酸溶样品

称取0.08～0.12g样品于50ml聚四氟乙烯烧杯中，少量水润湿样品，依次加入2ml HClO4、3ml HNO3、10ml HCl、2ml HF。于220℃电炉上加热溶解，蒸发发烟至近干，加入5ml 1+1 HCl，再次发烟至近干，再加入5ml 1+1 HCl发烟至干，沿杯壁缓慢5ml 1+3 HCl蒸发近干后取下稍冷，加入10ml 1+3 HCl。冷却至室温，转移至100ml容量瓶中，用水定容。随样品做空白样。

2.3 碱熔样品

称取0.08～0.12g样品于银坩埚中，加入3gNaOH混匀。将坩埚放入马弗炉中，从低温升至700℃，保温10～15分钟。取出坩埚摇匀熔样液，将马弗炉温度调至750℃，放入坩埚，当达到指定温度后，保温10～15分钟取出坩埚，稍冷。准备烧杯，并在烧杯中加入15ml HCl，将坩埚放入烧杯中，以沸水浸取出熔块。用蒸馏水洗出坩埚，溶液冷却至室温后转移至100ml容量瓶中定容摇匀。

2.4 检测方法

2.4.1 显色液

根据样品中Al2O3含量不同，适当抽取相应体积的样品溶液于25ml比色管中。以少量水吹洗比色管壁。酸溶样品补加HCl(1+14)0.8ml，碱熔样品不补。加一滴对硝基酚，摇匀，逐滴加入2%NaOH溶液调节酸度，至溶液呈稳定黄色为止。加入2ml 1+14 HCl摇匀。用水吹洗比色管壁，加5ml 锌-EDTA溶液，混匀，放置3～5分钟。加入2ml铬天青S溶液，5ml六次甲基四胺缓冲溶液，以水稀释至刻度，摇匀，放置20分钟后，以545nm比色。试样中含有钛时，在加锌-EDTA之前加6滴3%过氧化氢溶液。

2.4.2 参比液

在抽取显色液同时，同样抽取参比液，在加入铬天青S之前，加入5滴氟化铵溶液。其余操作同显色液。

2.4.3 标准曲线绘制

根据取样量，选取不同的点做标准曲线，并补加相应体积的1+14 HCl，取一份空白试剂按参比液操作作一份标准系列参比液，并在所有标准系列中加入相等体积的空白试剂。

表1 标准系列参比液表

3 结果与讨论

经过反复探究实验条件和实验的试剂选择，最终得到了稳定的实验方案，且得到了可靠的实验结果，实验结果如表2

表2 该方法所用标准物质测得数值

在各种方法实验中，酸度的控制尤为重要，在不同pH值条件下，铬天青S与铝离子的络合形态不同，显色效果不同，实验证明，多加1ml 0.3mol/L HCl，吸光度会相差0.04～0.05。在低含量样品中，误差会达到0.05%～0.15%，影响测试准确性。所以在保证操作的准确性的同时，选择合适的实验试剂尤为重要，下面就缓冲溶液(表3)和指示剂(表4)选择进行讨论。

表3 各种缓冲溶液缓冲范围

表4 各种指示剂变色范围

实验得出显色溶液在pH值于5.5～6.0时，铬天青S与铝离子形成的路何物最稳定，显色效果最好，所以根据表2和表3所示，在常用缓冲溶液与指示剂搭配选择中六次甲基四胺与对硝基酚搭配最为合适。虽然乙酸-乙酸钠缓冲范围也符合条件要求，但经过试验对比发现，当溶液中含有0.3mol盐酸时，醋酸钠用量试验(图1)可以看出，用量多至5ml时，结果趋于稳定。由此可知，在溶液中的钠离子含量对实验结果有一定影响，在碱融方法中，反应并不明显，在酸溶方法中无法固定加入钠离子的含量，故有一定的局限，所以在缓冲溶液上选择了六次甲基四胺。在指示剂选择上，虽然甲基红和氯酚红的变色范围也在理想范围中，但它们本身的颜色和变化的颜色都会影响比色液的色度，从而造成误差，故选择对硝基酚。