分光光度法在岩矿元素测试的应用研究

2020-01-15方芳江西省地质调查研究院江西南昌330000

化工管理 2020年32期

方芳(江西省地质调查研究院，江西南昌 330000)

0 引言

分光光度法是通过测试被测物质样本中某未知化学元素在特定的可见光或红外光波长范围内的吸收度，进而对该物质样本中被测化学元素进行定性和定量分析的一种方法。这一方法在我国发展起步较晚，在实际岩矿测试运用中仍存在较多问题，技术人员专业能力不强、分光光度技术不够完善、数据处理系统不先进等问题，导致分光光度法在实际岩矿测试数据中所反映出的信息不准确，进而影响到岩矿资源的正确评估与开发工作。对此，要想提高岩矿资源的开采质量，需要解决矿产资源精细化分类的难题，即充分使用分光光度法对矿产元素进行精确分析，提升分光光度法的现有技术水平，保障岩矿测试的准确度和精细度。

1 分光光度法的特点

随着我国矿产开发技术的不断纯熟与完善，要求所开采出的矿产资源更加精细，为避免资源浪费现象发生，开始运用分光光度法进行岩矿测试。这一方式具有灵敏度高、操作简便、快速准确的特点，能够通过对该岩矿中所含有的微量化学元素数据进行判定，通过确定有效岩矿的微量化学元素或物质，将该微量元素溶解在特殊容器中进行分光光度计测试，便可直观地观察到该微量元素在岩矿中的分布规律及占有总量，然后利用技术分析结果可进一步分析该岩矿中对应的微量元素的具体含量、纯度、性质，为之后岩矿勘察做好前提基础工作，确保之后开采工作的顺利高效。

1.1 灵敏度高

分光光度法测试物质的最低浓度时，通常能够研究到0.001%的微量成分，这一成果所运用的原理不仅在液体中能够适用，在固体成分测试中同样能够达到同样效果，可见我国当前分光光度法的渗透空间十分广泛。技术人员如果事先对被测物质成分进行深入分析，分光光度法就会对岩矿中的微量元素及时进行性质判定，进而通过该技术分析和数据信息的运用，对该微量元素的实际运用方向进行指引，从而最大程度利用矿产资源，实现科学规划和合理开采矿产的目的。由此可见，分光光度法具有识别度强、灵敏度高的优势[1]。

1.2 操作简便

岩矿测试主要指在岩矿开采前期对所勘探的区域进行物质与微量化学元素的综合性测试工作。在这一工作中，利用分光光度法可将岩矿内物质特性和实际含量进行准确分析，帮助后续开采工作创造便利条件。随着我国分光光度技术的不断完善，在实际工作中，分光光度法的运用越来越方便快捷，技术人员可运用简单的操作技术完成较为复杂的工作流程，比如可运用远程测试系统，对岩矿测试中的光束吸收与波长吸收区域进行准确判定，进而显示重要的信息数据，最大程度节省了人力物力财力资源。

3）燃油。原油集输大站加热炉燃油量消耗由2007年的7648 t降至2017年的378 t，2016年数据为1072 t，同比减少燃油694 t，累计减少原油50 698 t，按采油三厂2017年吨油操作费1098元计算，减少燃油费用5567万元。

1.3 快速准确

通兵法，擅谋略，谢星对抗北方异族时，师华年担任军师职务，出谋划策。这一役之后，武功全废，归隐山林，颇受江湖众人敬仰。

多层次与全方位。新闻出版业转型升级是全方位、立体化、多层次的，具体包含技术的创新应用、产品的数字化转型、流程的协同化升级、渠道的数字化转型、人员素质的全方位提升等。转型升级几乎涵盖了新闻出版的所有产业链条，从选题策划、内容审校、印制发行到衍生产品。转型升级的应有题中之义是新闻出版与外部产业的融合——新闻出版与影视、科技、农业、地质、法律等其他国民经济各行业的融合发展。新闻出版业与其他产业融合，一方面是落实传统媒体与新兴媒体融合发展的国家战略部署，另一方面也是转型升级高级阶段的重要抓手和主要举措。

2 分光光度法的具体类别

可见分光光度法是在190～760nm波长范围内测定物质吸光度的方法，主要负责杂质鉴别、杂质检查与杂质测定工作。当光穿过被测物质溶液时，物质对光的吸收程度会随着光波长短的变化而变化。因此，要想测定物质在不同波长处的吸光度，可运用这种可见分光光度法，具体就是对物质进行定性测试与定量测试，并绘制物质的吸收光度与波长的关系图，从关系图中进一步分析出被测物质的吸收光谱，然后确定物质最大吸收波长λmax和最小波长λmin，最终全面掌握物质在吸收光谱中的结构相关特征。这一方法在运用过程中操作简单、准确度高，是分光光度法中使用较多的一种方法[3]。

2.1 可见分光光度法

分光光度法主要以光束的波长来进行测量方法的分类。光束波长可以分为紫外波长区、可见光区与红外波长区，其中紫外波长区的波长较短，只能映射到200～400nm这一范围的光束区域，可见光区的波长范围则较长，在400～760nm范围内都属于光束范围，而红外波长区的波段为2.5～25μm之间。分光光度法就是针对这三个光束波长进行具体的测量。当前，许多岩矿测试单位都已开始使用分光光度法进行岩矿勘探，测试人员深入到岩矿环境中后，通过采集岩矿样本，提取其中的微量化学元素，然后直接将微量元素溶解到特殊容器中进行测试，对岩矿中微量化学元素的具体含量及相应占有量进行深入分析，从而更为完整地获得开采现场的岩矿相关数据。这一系列工作流程的开展，能够为后续岩矿采集工作起到安全保障与排除隐患的作用，使采矿活动在一定范围内得到有效实施。在分光光度法使用过程中，可见分光光度法和红外分光光度法是较为常见且应用较多的两种方法。

2.2 红外分光光度法

红外分光光度法的原理是当化学物质的分子吸收并产生波长光能之后，会引起分子振动和转动能级跃迁变化，其所产生的吸收光谱区域一般在2.5～25μm之间，这一区域范围成为红外分子吸收光谱，简称为红外光谱。技术人员利用所产生的红外光谱对岩矿测试范围内的物质进行定性分析或定量测试，由于物质分子刚开始时发生振动和转动能级跃迁所需的能量较低，几乎所有的有机化合物在红外光区内都有吸收，因而难以对岩矿物质中的微量元素进行准确分析，这时候就需根据分子中不同光能团，在物质分子发生振动和转动能级跃迁时进行能量区分，利用产生的吸收光谱鉴定其不同波长位置，进而将不同强度的定量检测数据进行分离，提炼出对岩矿物质准确分析的红外光区，其中吸收强度是定量检测的主要依据。红外分光光度法这一方式可应用于分子结构的基础研究层面，包括测试分子键长、键角、分析分子立体结构等，还可用于化学组成结构分析，比如化合物的定性定量分析。当前这一方法应用最为广泛的是对未知毒物的结构分解、纯度鉴定等工作内容。红外分光光度法最大的缺点就是灵敏度没有可见分光光度法的灵敏度高，不适宜对物质中的微量元素进行成分测试，必须要求样品纯化。若要将其应用于岩矿测试工作中，需进一步完善其运用特点，克服灵敏度低的缺点，使其发挥更大作用。

在面对肉眼无法识别的微量化学元素时，分光光度法可发挥其重要作用，它能够通过微观光束的吸收波长判定微量元素的化学与物理特性，为其作出全面分析与确定，同时也能够完善我国岩矿中微量元素的数据库。我国分光光度技术因其快速准确的特性，在当今社会已不仅运用于岩矿测试领域，在医学、科研等领域均有涉及，比如针对医学中一些特殊病例，应用分光光度进行测试，能够准确确定癌变细胞的生物特性，从而提出有针对性的解决方案。据研究数据表明，通常分光光度法的相对误差在2%～5%之间，虽然这一准确度相较于定性分析法与重量分析法较低，但就微量成本测算而言，准确度已经算较高水平[2]。

3 分光光度法在岩矿测试中的具体应用

岩矿测试工作是现代矿产开发工作中的重要前提准备活动，在执行岩矿测试时，技术人员需借助现有工具与技术手段，再三确认岩矿内部微量元素的含有量、纯度、性质等内容，综合运用各种方法对岩矿资源进行综合评价与精细化测试，分光光度法便是其中一项重要使用方法。这一方法仍有诸多不足之处，但就目前已掌握的技术水平而言，基本能够满足岩矿测试工作以及物质勘探工作的需求。相关技术人员仍需不断引进新的测试技术手段，注重调整相应技术资源，创新测试方法，降低数据测试工作中的消极影响，提升岩矿资源开发程度，具体到分光光度法的应用，则需要将技术理论与实际测试内容相融合，推动分光光度法的发展[4]。

第三，去产能调结构稳步推进,能源资源消耗强度大幅下降。通过供给侧结构性改革,加大化解钢铁、煤炭等过剩产能和落后产能淘汰力度,从2013年至2017年,退出钢铁产能1.7亿吨以上、煤炭产能8亿吨。加强散煤治理,基本完成地级及以上城市建成区燃煤小锅炉淘汰,71%的煤电机组实现超低排放。提高燃油品质,黄标车淘汰基本完成,新能源汽车累计推广超过180万辆。2017年清洁能源消费占比增加到20.8%,单位GDP能耗、水耗均下降20%以上,水电装机容量、核电在建规模、太阳能集热面积和风电装机容量均居世界第一位。煤炭消费比重由2013年的67.4%下降到60.4%。

3.1 化学元素形态测试

化学元素形态分析测试是岩矿测试中较为常见的测试形式，主要通过观察岩矿中的元素形态准确界定元素类别及开采方式。对岩矿内部蕴含的微量元素形态进行测试时，离不开分光光度法的运用。技术人员需灵活掌握先进技术的操作方式，通过观察岩矿中的微量元素变化形态，绘制详细的线性、图表格式，创建计算机模拟统计数据，对数据进行分析整理，进而创建一个完善的资料库，然后估算测试区域内微量元素在分光光度测试中的变化数据，从而提高岩矿测试效率。运用分光光度法对元素形态进行分析时，需进行样本采集工作，并且进行专门研究，进而更好地完成岩矿测试工作。

3.2 现场实地测试

现场分析测试是实际岩矿测试中较为常见的测试形式，与其他测试形式相比，这一形式具有可靠性强的优势。技术人员利用分光光度法对现场实地物质进行测试时，首先需要对区域内的地质情况进行全面研究，将周围地质运动变化以及开采情况有个初步掌握，然后利用分光光度计在岩矿区域中完成测试，大致规划所测量物质溶液的强区与弱区，最后在物质溶液分布的强区采集物质样品，带回化学实验室进行进一步细致分析[5]。

3.3 化学实验测试

对化学实验数据分析测试时，技术人员还需运用化学实验方式进行测试，通过反复运用显色剂隐色反应机制，创建出一种纯净络合物光度分析法，这一方法可有效解决分光光度法中存在的光束隐藏问题，使得测试范围更宽、灵敏度更高、精确度更为细致。另外，在对分光光度技术运用时，技术人员在化学实验过程进行中还需对物质的吸收光谱进行研究，利用新型荧光导数光谱对物质勘探区域进行全面分析，对物质微量元素含量较多的区域进行紫外线光源和可见光光源的区分，以此来提升岩矿分析的精确度。