巯基棉富集-电感耦合等离子体质谱法测定地球化学样品中的金和钯

2019-08-30胡满杰张孟星

安徽化工 2019年4期

胡满杰，张孟星

（安徽省地矿局312 地质队，中国冶金地质总局一局测试中心，安徽蚌埠233040）

目前地球化学样品中金的分析是用王水分解样品，泡沫塑料富集-石墨炉原子吸收光谱法或电感耦合等离子体质谱法，分析流程较简便，适合于大批量化探样品的分析。而贵金属钯的准确分析是镍试金或锡试金[6]富集，盐酸溶解镍扣，用碲共沉淀分离富集钯等贵金属，然后过滤，王水溶解，用电感耦合等离子体质谱法测定，分析流程很长（一个分析流程需要4～5 天的时间），并且试剂成本、人力成本都很高，所以不适合于大批量、价格低的地球化学样品的分析检测。

地球化学样品分析数量多，要求快速、准确、检出限低，所以目前测定化探样品中的金属微量元素都用电感耦合等离子体质谱法测定。

巯基棉属于改性纤维素吸附剂，是在纤维素上接枝巯基，使它变成了功能性纤维素，由于纤维上引入了具有高选择性的有机官能团，使该吸附剂具有吸附容量大，选择性能好，性能稳定等特点，在对亲硫元素、贵金属分析中有着广泛的用途。用巯基棉分离富集贵金属元素钯有文献报道[3-5]。

虽然文献[1]用王水分解地质样品，用巯基棉分离富集，ICP-MS 测定分析含金和钯，但是我们用王水分解地球化学样品标准物质GBW 07290-GBW 07293，用电感耦合等离子体质谱法测定钯的结果严重偏低，几乎不能溶解出钯。而用镍试金富集-碲共沉淀贵金属元素，电感耦合等离子体质谱法测定铂、钯、钌、铑、铱，结果准确，但金的结果偏低。由于钯在土壤中的赋存状态不同，所以用王水溶解试样测定钯的分析结果值得商讨。土壤中的铂能用王水溶解出来。

但用王水分解样品后，由于有硝酸存在，对巯基棉富集和碲共沉淀富集都有影响，所以在样品分解后，过滤，滤液水浴蒸至近干，加入盐酸继续蒸发，用盐酸把硝酸加热赶走，才能用巯基棉富集金钯。

文献[2]用盐酸、氯酸钾、过氧化氢分解地质样品后，用碲共沉淀富集金、铂、钯，用电感耦合等离子体测定，缺点是需要过滤矿样残渣，然后用Te 共沉淀贵金属元素，再过滤，然后用王水分解后用电感耦合等离子体质谱仪测定，分析流程长，繁琐，也不太适合大批量样品的快速分析。文献[3]是用盐酸、氯酸钾和双氧水分解样品后，巯基棉分离富集，分光光度法测定。

为了快速、低成本地测定地球化学样品中的钯和金，我们采用盐酸、氯酸钾和氟化铵分解样品，然后调整酸度，不用过滤，在分解后的样品中加入巯基棉，在振荡机上振荡，巯基棉富集金和钯，取出巯基棉，用自来水清洗干净，放入比色管中，用盐酸-碘酸钾溶液解脱，用去离子水定容，摇匀澄清，用电感耦合等离子体质谱仪直接测定。此法分析速度快，操作简便，结果准确。

文献[1,3]介绍加入氟化铵后，能提高钯的溶出率，经过试验，氟化铵对分解样品浸出率不太明显，但是加入氟化铵后，在加热分解样品时，不发生蹦溅现象，溶样过程很平稳，使分析结果的精密度更好。

1 实验部分

1.1 主要试剂

盐酸:AR；氯酸钾:AR；氟化铵:AR；碘酸钾:AR；解脱剂：1.5 g/L 碘酸钾-3 mol/L HCl（称取1.5 g 碘酸钾溶解于100 mL 3 mol/L HCl 中）；硫代乙醇酸：AR；乙酸酐：AR；乙酸（36%）：AR；脱脂棉；Au 标准溶液（1 000 μg/mL），北京有色研究总院；Pd 标准溶液（1 000 μg/mL），北京有色研究总院；Re 做内标元素ρ（Re）=10 ng/mL。

1.2 仪器

XSERIES- 2 型电感耦合等离子体质谱仪（Thermofish）。仪器测定前用质谱调谐液对仪器进行优化。仪器测定条件见表1。

表1 仪器测定条件

1.3 实验步骤

1.3.1 巯基棉的制备

于250 mL 棕色广口瓶中依次加入100 mL 硫代乙醇酸、70 mL 乙酸酐、32 mL 乙酸（36%）、0.3 mL 浓硫酸、10 mL 去离子水。每加一种试剂用玻棒搅匀。放入30 g脱脂棉，待棉花浸透后，加盖置于（38℃～48℃）烘箱中保温4 d,用去离子水洗至中性，挤干。在38℃烘干，放入棕色瓶在冷藏箱中储存备用。

1.3.2 分析步骤

称取样品10.0 g，在650℃高温炉中灼烧1 h，取出置于250 mL 锥形瓶中，用少量去离子水润湿，加入盐酸30～40 mL，氯酸钾1～2 g，氟化铵0.5 g，盖上坩埚盖，摇匀，反应30 min 后，置于电热板上加热至溶液体积剩余20～25 mL。取下，打开盖子，放冷后，加入去离子水至100 mL,摇匀，加入0.15 g 巯基棉，在振荡机上振荡1 h，用带勾的玻璃棒勾出巯基棉，取出用水清洗干净，挤干水分，放入25 mL 塑料比色管中，加入2 mL 解脱液，水浴20 min，取出，冷却，用去离子水定容至刻度，摇匀。澄清，用电感耦合等离子体质谱仪按照仪器测定条件测定105Pd，197Au，铼做内标元素185Re。

2 结果与讨论

2.1 巯基棉富集-吸附酸度实验

在100 mL 含有不同盐酸浓度的锥形瓶中，加入100 ng（Au、pd）标准溶液，加入0.15 g 巯基棉，振荡2 h,用带勾的玻璃棒勾出巯基棉，用水清洗干净，置于25 mL 比色管中,加入2 mL 盐酸-碘酸钾解脱液，水浴20 min,用电感耦合等离子体质谱仪按照仪器测定条件测定105Pd，197Au 量。

表2 巯基棉富集-吸附酸度测定结果

由表2 可见，5%～20%的盐酸介质中Pd 和Au 的吸附率达到90%～100%。

2.2 振荡时间实验

表3 振荡时间实验结果

由表3 可见，振荡吸附30 min，Pd、Au 吸附率大于95%。

2.3 巯基棉中钯和金的解脱实验

2.3.1 用碘酸钾-盐酸解脱

表4 碘酸钾-盐酸解脱实验结果

由表4 可见，0.5 mL 解脱剂就能把Pd、Au 解脱下来，本试验选择2 mL 解脱剂。

2.3.2 水浴时间实验

表5 水浴时间实验结果

由表5 可见，水浴10 min 即可解脱pd 和Au，并且水浴10 min 后，巯基棉都变成了絮状。

2.4 巯基棉用量实验

通过实验，巯基棉用量0.1 g 以上吸附率就达到90%以上，故选择0.15 g 巯基棉。

2.5 地球化学样品分解实验

称取5 g GBW 07291 标准物质,按表6 试剂加入量溶解方法，巯基棉吸附后，用解脱溶液解脱，冷却，用去离子水定容于25 mL 比色管中，摇匀澄清，用电感耦合等离子体质谱仪测定Pd、Au。

表6 地球化学样品分解实验结果

表7 Au、Pd 测定结果

从上述分析结果可知：氯酸钾量少，对Pd 的浸取率影响大，所以氯酸钾用量大于1.0 g。盐酸加入量要大于20 mL。加入氟化铵后，观察的现象就是在分析样品时不蹦溅。

2.6 样品分析

2.6.1 准确度实验

称取标准物质10.0 g 于瓷坩埚中，在650℃高温炉中灼烧1 h，取出置于锥形瓶中，加入盐酸50 mL、氯酸钾2 g、氟化铵0.5 g，盖上盖子，摇匀，反应30 min 后，加热至溶液体积剩余20 mL 左右。取下，打开盖子，放冷后，加水至100 mL,加入0.15 g 巯基棉，在振荡机上振荡1 h，取出用水洗干净，挤干水分，放入25 mL 比色管中，加入2 mL 解脱液，水浴10 min，取出，冷却，水定容至刻度，摇匀。澄清，用电感耦合等离子体质谱仪按照仪器测定条件测定Pd，Au。