ICP-AES测定冶炼副产品碳酸锌中砷量

吕茜茜

（铜陵有色金属集团控股有限公司技术中心，安徽 铜陵 244000）

1 引言

冶炼副产品碳酸锌是生产工业电锌的重要原料之一，其成分较复杂。碳酸锌产品指标中，还没有对元素砷的相关要求，但在大多贸易结算中，已对其砷元素的含量提出了严格的要求，因此，研究砷元素的分析方法，对设计次氧化锌及电锌工艺以及提高成品质量具有重要意义［1］。

目前，碱式碳酸锌中砷量的测定一般采用分光光度法［2］，测定周期长、工作效率低；同时，冶炼副产品碳酸锌中砷元素的测定，国内尚未见相关文献报道。电感耦合等离子体原子发射光谱法具有基体干扰小、分析线性范围广、灵敏度高、检出限低等众多优点，已广泛应用于材料、环境、地质矿产等行业微量元素的测定［3-8］。本文考察了电感耦合等离子体原子发射光谱仪的高频功率、辅助气流量、雾化器压力、泵速等工作条件与样品消解方法及酸的用量，讨论了介质、共存离子对砷测定结果的干扰情况，建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法测定冶炼副产品碳酸锌中砷量的方法，可满足日常检测的需要，具有推广应用价值。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

2.1.1 仪器设备

Prodigy 7 电感耦合等离子体发射光谱仪（美国利曼公司）

2.1.2 试剂

三氧化砷基准试剂；纯氩（（Ar）≥99.99%）。

实验用盐酸（ρ=1.83 g/mL）、硝酸（ρ=1.42 g/mL），均为分析纯试剂，实验用水为高纯水。

砷标准溶液（1000 μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心）。

系列标准溶液：分别移取0、0.20 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、5.00 mL、10 mL砷标准溶液（100.0 μg/mL）于100 mL容量瓶中，加入5 mL盐酸，用水稀释至刻度，混匀。

2.2 实验方法

称取0.2 g试样（精确至0.0001 g）置于250 mL烧杯中，加入15 mL盐酸、5mL硝酸于电热板上，盖上表面皿加热至样品完全溶解，取下冷却，加入10 mL盐酸，在电热板上加热使盐类溶解后，用水冲洗杯壁、表面皿，继续加热片刻，取下冷却；将试液移入200 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。随同试样做空白试验。

于电感耦合等离子体原子发射光谱仪上，在选定的最佳仪器工作条件下，测定试液与标准溶液系列的光谱强度，按照工作曲线法计算出试样中砷含量。

3 结果与讨论

3.1 仪器工作条件的选择

选择1μg/mL砷标准溶液作为考察对象。改变单一变量，固定其他变量，测定砷标准溶液的信号：发射功率范围为1000～1200 W；蠕动泵泵速范围为1.2～2.0 mL/min；雾化器压力范围为30～60 PSI；积分时间范围为30～90 s。在综合考虑砷元素信号值的强弱及背景信号高低，确定仪器最佳工作参数，结果见表1。

表1 仪器工作参数

3.2 分析谱线的选择

在表1仪器工作参数下，测定砷标准溶液（1μg/mL）中砷元素多条谱线的强度。结果见表2，最终选择189.042 nm作为砷分析谱线。

3.3 称样量的选择

按照实验方法，只改变样品称样量，测定1#冶炼副产品碳酸锌样品中砷元素的含量，结果见表3。

表3 称样量的选择 %

3.4 试样分解方法的选择及介质试验

按照实验方法，对1#冶炼副产品碳酸锌样品进行实验。只改变酸用量及种类，即Ⅰ：只加入15mL硝酸；Ⅱ：只加入15 mL盐酸；Ⅲ：加入15 mL盐酸、5 mL硝酸，结果见表4。

表4 溶样方式对比 %

从表4可看出，加入混合酸溶样效果最好。

选择砷标准溶液（2 μg/mL）作为研究对象，向其中加入一定量盐酸，使酸度分别为5%、8%、10%、15%，其他条件不变，测定砷元素的浓度见表5。

表5 酸度对砷测定结果的影响 μg/mL

从表5结果可以看出，酸度对于测定结果影响不大。本试验选择酸度为5%。

3.5 标准曲线的线性和检出限

砷元素的含量在0～10μg/mL 范围内，其线性关系良好，相关系数为0.9996，符合分析要求。根据仪器选定的谱线及工作条件下，对空白溶液进行11次测定，以其3倍标准偏差计算方法的检出限，实验中冶炼副产品碳酸锌中砷的检出限为0.003 μg/mL。

3.6 共存元素干扰试验

冶炼副产品碳酸锌中主要存在元素为锌、铜、铁、钠、镉、砷等，对冶炼副产品碳酸锌进行普查，砷含量在0.02%～8.0%，根据上述杂质元素干扰上限，按最小稀释倍数（称取0.1 g，定容于100 mL容量瓶），计算出测定溶液中杂质元素的干扰量，见表6。

表6 干扰元素含量

表6和表7结果表明，上述共存干扰元素对0.20 μg/mL和2.00 μg/mL As的测定基本无影响。

表7 共存元素影响

3.7 精密度试验

在选定的谱线和仪器工作条件下，对1#、2#冶炼副产品碳酸锌样品分别平行测定11次，结果如表8。

表8 精密度试验（n=11）

表8实验结果说明，本方法的重复性和精密度都较好。

3.8 回收率试验

选取1#冶炼副产品碳酸锌样品进行加标回收实验，在该样品中分别加入一定量的砷标准溶液，按照实验方法进行加标回收试验，结果见表9。

表9 加标回收实验结果

由表9实验结果可知，加标回收率在99.87%～101.3%，回收率较好。

3.9 方法比对

按照本文实验方法测定1#冶炼副产品碳酸锌样品，并将测定结果与分光光度法［2］的测定结果进行对比。从表10可以看出，ICP-AES法测定结果与分光光度法无明显差异；表明采用ICP-AES法测定冶炼副产品碱式碳酸锌中砷结果准确。

表10 不同方法的分析结果比对

4 结论

实验表明，本方法较分光光度法等方法具有操作简单、准确度高、精密度好等特点，是一个较理想的测定冶炼副产品碳酸锌中砷含量的方法，可推广于贸易结算和实际生产中。