冷原子吸收光谱法测定铜磁铁矿中汞

廖桂平

（深圳市中金岭南有色金属股份有限公司韶关冶炼厂，广东 韶关512024）

1 引言

汞是一种高毒害性的元素，据文献记载冷原子吸收光谱法可对地面水和土壤中的痕量汞[2，3]、矿石、食品等样品检验。本试验针对铜磁铁矿的特性，采用氟化铵除去大量的硅，逆王水分解样品，以硫酸-高锰酸钾溶液稳定Hg2+在试液中的离子价态，用氯化亚锡将二价汞还原为金属汞，通过一系列的条件试验，建立了冷原子吸收光谱法测定铜磁铁矿中汞的分析方法。该方法简单、快速、准确，适宜于铜磁铁矿中汞的测定。

2 试验部分

2.1 试剂与仪器

制备溶液和分析用水均为离子交换二次水。

①盐酸（ρ1.19g/mL），优级纯。

②硝酸（ρ1.42g/mL），优级纯。

③硫酸（ρ1.84g/mL），优级纯。

④盐酸（1+1）。

⑤硫酸（1+1）。

⑥混合酸：盐酸＋硝酸（1+3）。

⑦高锰酸钾溶液（25g/L）。

⑧氟化铵溶液（200g/L）。

⑨硝酸-重铬酸钾溶液：称取0.5g 重铬酸钾，用水溶解后加入50mL 硝酸②，移入1000mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

⑩氯化亚锡溶液（100g/L）：称取10g 氯化亚锡，溶解于40mL 盐酸④，移入100mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

⑪汞标准贮存溶液：称取0.1354g 预先干燥的二氯化汞（WHgCl2≥99.95%），加入5mL 硝酸②及少量水，微热溶解后，移入1000mL 容量瓶中，用硝酸-重铬酸钾溶液⑨稀释至刻度，混匀。此溶液1mL 含100μg 汞。

⑫汞标准溶液：移取10.00mL 汞标准贮存溶液⑪于100mL 容量瓶中，用硝酸-重铬酸钾溶液⑨稀释至刻度，混匀。此溶液1mL 含10μg 汞。

⑬汞标准溶液：移取2.00mL 汞标准溶液⑫于200mL 容量瓶中，用硝酸-重铬酸钾溶液⑨稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含0.1μg 汞（溶液用时现配）。

⑭余汞吸收液：每100mL 溶液中含4mL 高锰酸钾⑦和6mL 硫酸⑤。

⑮F732-VJ 型冷原子吸收测汞仪（上海华光仪器仪表厂）。

2.2 试验方法

移取一定量的汞标准溶液⑬于50mL 容量瓶中，加入2mL硫酸⑤，加入1 滴高锰酸钾溶液⑦，用水稀释至刻度，混匀。吸取此溶液5.00mL 放入汞还原瓶中，加入1.0mL 氯化亚锡溶液⑩，迅速盖上还原瓶磨口塞，接通测汞仪气路，在测汞仪上读取最大测量值。

3 试验结果与讨论

3.1 硫酸浓度对测定汞的影响

于50mL 容量瓶中加入一定量的汞标准溶液⑬，分别加入不同量的硫酸⑤，以下步骤按上述试验方法进行操作，试验结果见表1。

表1 硫酸浓度与吸光度的关系

从表1结果可见，在1%～8%（体积分数）的硫酸介质中汞的吸光度值基本一致，对测定汞无影响。试验选择2%（体积分数）的硫酸作为测定介质。

3.2 高锰酸钾对测定汞的影响

于50mL 容量瓶中加入一定量的汞标准溶液⑬，加入2mL硫酸⑤，然后分别滴入不同量的高锰酸钾溶液⑦，按上述试验方法进行操作，结果见表2。

表2 高锰酸钾与吸光度的关系

由表2结果可见，高锰酸钾溶液用量在1d～4d 之间不影响汞的测定。由于本试验选择氧化性比较强的逆王水溶样，能更好地稳定Hg2+在试液中的离子价态，经反复试验证明，在2%硫酸介质中，加入高锰酸钾溶液⑦作为保护剂时，其加入量只需1d 即可满足测定要求。

3.3 氯化亚锡用量

在50mL 容量瓶中加入一定量的汞标准溶液⑬，加入2mL硫酸⑤，加入1d 高锰酸钾溶液⑦，用水稀释至刻度，混匀。吸取5.0mL 试液放入汞还原瓶中，加入不同量的氯化亚锡溶液⑩，按上述试验方法进行操作，结果见表3。

表3 氯化亚锡用量与吸光度的关系

由表3结果可见，氯化亚锡溶液用量在0.5～3.0mL 之间对测定汞没有影响，试验选择氯化亚锡溶液⑥加入量为1.0mL。

3.4 放置时间

移取一定量的汞标准溶液⑬于50mL 容量瓶中，加入2mL硫酸⑤，加入1d 高锰酸钾溶液⑦，用水稀释至刻度，混匀。将待测溶液间隔不同时间按上述试验方法进行测定，结果见表4。

表4 放置时间与吸光度的关系

由表4结果可见，待测含汞溶液在24 小时内吸光度值均很稳定。考虑到试样溶液中可能含有还原性物质，为了稳定Hg2+在试液中的离子价态，试验选择在加入保护剂高锰酸钾溶液后充分反应半小时后的当日测定。

3.5 工作曲线线性

分别移取0.00mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL 汞标准溶液⑬于一组50mL 容量瓶中，按上述试验方法进行操作，以试剂空白溶液为零点，测量标准系列溶液的吸光度，结果见表5。以汞标准溶液浓度（ug/mL）为横坐标，测得吸光度为纵坐标，绘制工作曲线，见图1。

图1 工作曲线

表5 工作曲线线性

3.6 共存元素干扰试验

据文献报道，冷原子吸收法测定汞时，K、Na、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Al、Co、Ni、Fe、Cu、Cr、Mn、V 不干扰测定，少量的Pb、Ge 也不干扰测定。在还原介质中，还原成单质的硒、碲、铋能携带汞形成汞齐抑制汞的挥发。

铜磁铁矿样品中主要含有Fe、Si、Cu、Ca、Mg、Al、S、P、Ti、Mn、Pb、Zn 等元素[1]。按测定样品溶液中可能存在元素的最高含量加入共存元素，然后加入一定量的汞标准溶液，以分取体积10mL 测定体积为50mL 时进行测定，结果见表6。

表6 共存元素干扰试验

由表6结果可见，上述样品溶液中共存元素最高含量对汞的测定无影响。

3.7 样品分解方法的选择

铜磁铁矿中二氧化硅含量高，试验采用氟化铵除去大量的硅；考虑到铜磁铁矿中硫含量不高，试验选择氧化性比王水更强的逆王水分解样品，试验结果表明，逆王水不仅能有效地分解样品，而且能更好地稳定Hg2+在试液中的离子价态，在加入保护剂高锰酸钾溶液时，只需加入1d 就能满足测定要求。

由于汞是易挥发元素，由于汞是易挥发元素，因此本试验考察了溶样体积和溶样温度对测定结果的影响。

3.7.1 溶样体积对测定结果的影响

由于汞的易挥发性，本试验在加入混合酸后，先常温反应2min，再置于电热板低温处加热溶解完全至一定体积：方案一，加热溶解至体积约1mL 至干，铜磁铁矿1#样品测定结果约为0.00010%；方案二，加热溶解至体积5mL 以上，铜磁铁矿1#样品测定结果均为0.00026%或0.00027%；因此本试验要求150mL 的烧杯加热溶解完全至体积5mL 以上。

3.7.2 温度对测定结果的影响

按试验方法，本试验选用5 种样品做了不同温度下溶解样品的试验。结果见表7。

表7 溶样温度的影响

由表7结果可见，本试验溶样方法测定结果与不同温度下测定结果一致，满足测定要求。

4 分析步骤

4.1 试料

按表8称取试样，精确至0.0001g。

表8 称取试样量和分取试液体积

表9 精密度试验(n=11)

4.2 测定

将试料（4.1）置于150mL 烧杯中，加入3mL 氟化铵溶液⑧，加入10mL 混合酸⑥，盖上表面皿，待反应约2min 后，置于电热板低温处加热溶解至体积5～8mL（不能蒸干），取下稍冷。加入去离子水约30mL，煮沸1～2min 驱除氮的氧化物，取下冷至室温，移入50mL 容量瓶中，以去离子水定容，混匀，澄清，得到溶液A。

按表8分取试液于相应体积的容量瓶中，加入去离子水约30mL，加入相应体积的硫酸⑤，加入1d 高锰酸钾溶液⑦至溶液呈紫红色，摇匀，保持30min，以去离子水定容，混匀。

取5.00mL 溶液A 于还原瓶中，加入1.0mL 氯化亚锡溶液⑩，迅速盖上还原瓶磨口塞，接通测汞仪气路，测量其吸光度，余汞吸收。

5 精密度试验

按分析步骤分别对铜磁铁矿1#、2#、3#、4#、5# 样品进行11 次独立测定，结果见表9。

6 加标回收试验

按分析步骤分别对铜磁铁矿1#、5#样品加入一定量的汞标准溶液，进行汞的加标回收试验，结果见表10。

由表10 结果可见，试样加标回收率为96.00%～102.00%，满足分析要求。

表10 加标回收试验

7 结论

本试验结果表明，采用冷原子吸收光谱法测定铜磁铁矿中的汞含量，灵敏度高，选择性好，简便快速，易于推广，方法的精密度和准确度能满足测定要求。