火焰原子吸收光谱法测定盐湖卤水中钙含量

刘丽丽 ， 彩倩杰 ， 师苏城 ， 高艳芳

(郑州天一萃取科技有限公司 ， 河南 郑州 450001)

目前社会对高纯碳酸锂的需求越来越大，我国碳酸锂多从盐湖卤水中提取，盐湖卤水的净化度直接影响产品碳酸锂的质量，故盐湖卤水及从中提取的高纯碳酸锂产品杂质的测定显得尤为重要。碳酸锂中主要杂质为Na+、K+、Ca2+、PO43-、SO42、Mg2+等，目前盐湖卤水中检测K+、Na+等杂质的方法已经很成熟，但Ca2+因影响因素较多，检测方法比较复杂，因此对于其中Ca2+含量的检测优化至关重要[1-2]。

目前针对盐湖卤水中Ca2+的检测多采用火焰原子吸收光谱法，国标中对碳酸锂中钙含量的检测通过标准加入法，加入镧盐、锶盐掩蔽PO43-、SO42-的干扰，同时加入用氢型阳离子交换树脂提纯的柠檬酸，方法繁琐[3-4]。在实际盐湖卤水中，影响Ca2+检测结果准确度的因素很多，例如：PO43-、SO42-、Al3+、 Cu2+、Fe3+对钙的测定产生负干扰；Mg2+对Ca2+的测定产生正干扰；高氯酸、盐酸、硫酸对钙的测定都有一定的影响等。因此，本文通过湿法消解对盐湖卤水样品进行前处理，采用标准加入法、优化仪器条件，建立了一种快速、高效检测盐湖卤水中Ca2+含量的方法。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

仪器：TAS - 990型火焰原子吸收分光光度计(AAS)，北京普析通用仪器有限责任公司；Ca空心阴极灯，北京普析通用仪器有限责任公司。

试剂：Ca标准溶液，1 000 mg/L，GSBG62012-90 Ca钙单元素标准溶液，国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院；钙标准使用液100 mg/L，移取5.0 mL浓度为1 000 mg/L钙标液，定容至50 mL；硝酸，分析纯，烟台市双双化工有限公司；高氯酸，分析纯，天津政成化学制品有限公司。

1.2 样品前处理方法

取盐湖卤水待测样品25.0 mL于250 mL锥形瓶中，在通风橱中进行消解操作。向锥形瓶中加入5.0 mL浓硝酸，缓慢加热使其保持微沸状态并浓缩至10 mL左右。自然冷却后，加入5.0 mL高氯酸，继续缓慢加热至冒白烟(同时保持微沸状态)，直至浓缩至5 mL左右。适当冷却后加入5.0 mL浓硝酸，保持微沸状态并浓缩至5 mL左右，取下冷却定容至25.0 mL。

1.3 AAS测试条件

火焰原子吸收分光光度计仪器最优条件：波长422.7 nm；光谱带宽0.4 nm；灯电流3.0 mA；燃烧器高度6.0 nm；火焰类型空气-乙炔(富燃焰)；乙炔流量1 700 mL/min。

2 结果分析

2.1 AAS测试条件优化

2.1.1燃烧器高度选择

在固定乙炔流量1 700 mL/min的条件下，将燃烧器高度设定在4.0、5.0、6.0、10.0、15.0 nm共5个水平，配制钙浓度为5.0 mg/L的标液，连续测定3次，不同条件下吸光度见表1。

表1 燃烧器不同高度下的优化吸光度

由表1可知，当燃烧器高度在6.0 nm时，吸光度最大。同时，可以观察到在燃烧器高度为6.0 nm处，吸光度最稳定，故确定燃烧器高度为6.0 nm。

2.1.2乙炔流量的选择

对AAS仪器的乙炔流量的优化，燃烧器高度为6.0 nm时，不同乙炔流量1 400、1 700、2 000mL/min，配制钙浓度为5.0 mg/L的标液，连续测定3次，不同条件下吸光度见表2。

表2 不同乙炔流量下的吸光度

由表2可知，固定燃烧器高度在6.0 nm，乙炔流量在1 700 mL/min时，吸光度最大，且吸光度最稳定，故确定乙炔流量在1 700 mL/min。

2.2 实际样品定量分析

在上述方法下，准确移取0、1.0、2.0、3.0、5.0 mL钙标准使用液分别置于5个100 mL容量瓶中，各加入1.0 mL消解后的样品溶液(消解方法同1.2)，高纯水稀释定容至刻度线，分别加入浓度0、1.0、2.0、3.0、5.0 mg/L的钙标准溶液；同时配制两组标液，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，拟合两组曲线，见图1。

图1 实际样品标准加入法线性结果

标准加入法，直线的延长线与横坐标交点处浓度值即为待测样品中Ca2+的浓度。由图1可知，两次平行检测结果，稀释100倍后实际样品的浓度分别为0.144 7 、0.145 2 mg/L，则原样品的浓度为14.5 mg/L，相对偏差为0.34%。

2.3 检测方法精密度分析

取50.0 mL消解后的待测样品(消解方法同1.2)，转移至100 mL容量瓶中，加入7.5 mL 100 mg/L钙中间使用液，用高纯水定容，配制成加标样品。重复2.2步骤，将加标样品替换消解后的样品，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，拟合曲线如图2所示。

由图2可以看出，直线的延长线与横坐标交点处浓度值即为加标样品中Ca2+的浓度，结果为

图2 样品加标后标准加入法线性结果

0.148 4 mg/L。由2.2可知，加标准样品中的实际样品浓度为0.072 5 mg/L，则检测出加标Ca2+为0.075 9 mg/L，实际加标样品中加入Ca为0.075，则加标回收率为101.2%，说明该方法对盐湖卤水中钙含量检测结果准确度较高。

3 结果讨论

本文采用对盐湖卤水样品湿法消解前处理，结合对AAS条件进行优化，采用标准加入法对其中的Ca含量进行定量分析。得到最优的AAS条件：燃烧器高度为6.0 nm，乙炔流量在1 700 mL/min。对实际样品进行两次平行分析，相对偏差0.34%。同时对实际样品进行加标回收，加标回收率101.2%。该方法对盐湖卤水中Ca含量检测结果重复性。准确性均较好。能够满足对盐湖卤水在同时含PO43-、SO42-、Al3+、Cu2+、Fe3+、Na+、K+、B2O3与Mg2+等复杂基质时，对其中的钙进行准确的定量分析，对盐湖卤水中净化除杂具有很好的指导意义。