高分辨率分光系统G连续光源原子吸收光谱法

D O I :１０．１１９７３/l h j yＧh x ２０１８１０００６㊀高分辨率分光系统Ｇ连续光源原子吸收光谱法测定铀铌铅矿重选流程样品中铅的含量张宏丽１,２,３,姚明星１,２,３,肖㊀芳１,２,３,倪文山１,２,３,高小飞１,２,３∗(１．中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所,郑州４５０００６;２．国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心,郑州４５０００６;３．国土资源部多金属矿评价与综合利用重点实验室,郑州４５０００６)摘㊀要:采用盐酸(１５m L )Ｇ硝酸(５m L )Ｇ氢氟酸(１０m L )Ｇ高氯酸(２m L )体系溶解铀铌铅矿样品(０．０３００~０．２０００g ),盐酸(１＋９)溶液作为分散介质,选择P b２８３．３０６n m 作为分析谱线,提出了高分辨率分光系统Ｇ连续光源原子吸收光谱法(H R ＧC SA A S)测定铀铌铅矿重选流程样品中铅的方法.结果表明:检出限(３s )为０．０２１m g L －１.按标准加入法对铀铌铅矿样品中的铅进行回收试验,回收率为９７．８％~１０３％,测定值的相对标准偏差(n ＝９)均小于５．０％,满足国家地质矿产行业标准D Z /T０１３０－２００６的要求.关键词:高分辨率分光系统;连续光源原子吸收光谱法;铀铌铅矿;铅;重选样品中图分类号:O ６５７．３１㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:１００１Ｇ４０２０(２０１８)１０Ｇ１１４９Ｇ０４㊀㊀矿物组成复杂㊁种类繁多,矿石是矿物的集合体,为准确测定矿石中某一元素的含量,需针对不同的矿物组成㊁不同的元素含量水平,采用不同的分析方法进行测定.矿石中铅一般赋存于方铅矿㊁白铅矿和铅钒中.常规的消解方法有酸溶和碱熔两种,其中酸溶更为常用.但对组分特殊的矿物,则需对溶矿方法进行改进,如含重晶石的银铅矿中铅的测定需采用碱熔方法,同时加入一定量的氯化钡以消除硫酸钡对铅测定的干扰,进而实现矿石中铅的准确测定[１].陕西华阳川铀铌铅多金属超大型矿床具有矿量大㊁矿种多㊁易开采等特点[２].矿石中主要共存组分为铀㊁铌㊁铅㊁钡㊁锶㊁稀土元素等,其中铅主要赋存于方铅矿和白铅矿中.依据标准G B /T １４３５３．２－２０１０,该类铅矿石可采用王水(硝酸和盐酸按体积比１ʒ３混合)分解,在５％(质量分数)硝酸溶液下进行测定.但因陕西华阳川铀矿中富含铌元素,该元素收稿日期:２０１７Ｇ１０Ｇ２２基金项目:中国地质调查局地质调查项目(D D ２０１６００７０;㊀１２１２０１０１７０００１６０９０１)作者简介:张宏丽,助理研究员,主要从事污染物化学分析测定㊀及无机元素分析测试方法的研究∗通信联系人.g _x _f _d ＠１６３．c o m在硝酸介质中易发生水解,会对溶液中的铅造成共沉淀干扰.因此,需对已有溶样方法进行改进,以实现对铀铌铅矿物中铅的准确测定.目前测定铅的方法主要为容量法[３]㊁原子吸收光谱法(A A S )[４]和电感耦合等离子体原子发射光谱法(I C P ＧA E S)[５]等.容量法主要用于分析铅的质量分数在１０．０％左右的样品,A A S 与I C P ＧA E S 主要用于分析低质量分数(０．０x ％~１０．０％)铅的样品.其中A A S 具有设备性价比高㊁稳定性好㊁准确度高和操作简单等优点.相比于普通空心阴极灯作光源的原子吸收光谱仪,高分辨率分光系统Ｇ连续光源原子吸收光谱仪(H R ＧC SA A S )的高聚焦氙灯实现了光谱的连续发射,色散率和分辨率高,降低了共存元素的光谱干扰,二极管阵列检测器实现了全谱测定,现已被用于水质[６]㊁土壤[７]㊁食品[８]㊁金属制品[９Ｇ１０]的检测等方面.本工作针对陕西华阳川铀铌铅矿物,采用盐酸Ｇ硝酸Ｇ氢氟酸Ｇ高氯酸溶解样品,讨论了溶样酸用量㊁分散介质㊁分散介质酸度对测定结果的影响及其他干扰元素的干扰情况,建立了一种高分辨率分光系统Ｇ连续光源原子吸收光谱法(H R ＧC SA A S )测定铀铌铅矿重选流程样品中铅的分析方法.９４１１１㊀试验部分１．１㊀仪器与试剂C O N T R A A７００型高分辨率分光系统Ｇ连续光源原子吸收光谱仪.铅标准储备溶液:１０００m gL －１.铅标准溶液:１００m gL －１,由铅标准储备溶液稀释而成.酒石酸溶液:２００m gL －１.盐酸㊁硝酸㊁氢氟酸㊁高氯酸㊁酒石酸均为分析纯;试验用水均为去离子水.１．２㊀仪器工作条件分析谱线P b２８３．３０６n m ;积分模式为平均值,读数时间为３s ;有效像素点为５个;全钛燃烧头,１００mm ;乙炔Ｇ空气火焰;燃气流量６５L h －１;标准校正模式.１．３㊀试验方法将待测矿石样品在１０５~１１０ħ烘干,称取０．０３００~０．２０００g 置于１００m L 聚四氟乙烯烧杯中,用少量水润湿.加入１５m L 盐酸,盖上表面皿后置于电热板上加热至沸腾,５m i n 左右后取下;稍冷后加入５m L 硝酸,置于电热板上加热至沸腾,５m i n 左右后取下;稍冷后用水清洗表面皿和杯壁,加入１０m L 氢氟酸和２m L 高氯酸,置于电热板上加热至高氯酸冒白烟,２m i n 后取下冷却至室温;加入２m L 酒石酸溶液后,用少量水清洗表面皿及烧杯四壁,加入２０m L 盐酸(１＋１)溶液,继续置于电热板上加热至微沸,取下冷却至室温,用水定容至１００m L ,摇匀,按仪器工作条件测定.随同样品分析处理空白溶液.２㊀结果与讨论２．１㊀样品分散介质的选择铀铌铅矿重选后的精矿㊁中矿和尾矿中矿物组成主要有铌钛铁矿㊁铌钛铀矿㊁方铅矿㊁磁铁矿㊁钾长石㊁钠长石㊁石英㊁方解石和重晶石.试验结果表明,采用盐酸Ｇ硝酸Ｇ氢氟酸Ｇ高氯酸即可溶解样品[１１].溶解样品过程中先加盐酸,使样品中的硫形成硫化氢挥发后再加入硝酸,避免了盐酸和硝酸同时加入时形成王水,将硫化铅氧化成硫酸铅沉淀;加入氢氟酸分解样品中的硅酸盐矿物,高氯酸发烟使样品中的硅和过量的氢氟酸完全挥发.溶液中含有共存的铌,在硝酸介质中容易水解,并对铅造成共沉淀干扰[１２],因此试验采用盐酸(１＋９)溶液作为分散介质.２．２㊀分析谱线和像素点针对光谱法吸光度最佳范围在０．２~１．０内的特点,试验以常用的P b２８３．３０６n m 作为分析谱线[１３],测定１,３,５个像素点条件下标准溶液系列的吸光度,结果见表１.表１㊀在不同像素点下标准溶液系列的吸光度T a b ．１㊀A b s o r b a n c e o f s e r i e s o f s t a n d a r d s o l u t i o n s a td i f fe r e n t p i x e l po i n t s 样品１像素点３像素点５像素点标准零点(０．００m gL －１)０００标准溶液１(２．００m g L －１)０．０３０．０７０．１０标准溶液２(５．００m g L －１)０．０７０．１８０．２４标准溶液３(１０．０m g L －１)０．１２０．３３０．４４标准溶液４(１５．０m g L －１)０．１７０．４５０．６１标准溶液５(２０．０m gL －１)０．２２０．５８０．７８㊀㊀由表１可知:选择５个像素点作为测定取值点可满足上述要求.试验选择分析谱线P b２８３．３０６n m 和５个像素点,并采用自动扣背景模式进行测定.２．３㊀共存元素的干扰试验中存在的干扰主要为背景吸收及共存元素的光谱干扰.通过选择H R ＧC SA A S 的自动扣除背景模式,消除了测定过程中的背景吸收.由图１显示,铅测定的分析谱线没有受到邻近谱线的光谱干扰.图１㊀铅的吸收光谱F i g ．１㊀A b s o r p t i o ns pe c t r u mof P b ２．４㊀标准曲线及检出限移取铅标准溶液０,２．００,５．００,１０．００,１５．００,２０．００m L 分别置于一组１００m L 容量瓶中,以盐酸(１＋９)溶液作为分散介质,定容,摇匀.此标准溶液系列中铅的质量浓度分别为０,２．００,５．００,１０．００,１５．００,２０．００m gL －１,按仪器工作条件进行测定,０５１１并绘制标准曲线.铅的测定范围为２０．００m g L －１以内,回归方程为y ＝－４．９ˑ１０－４x ２＋４．８７２ˑ１０－２x ＋４．３４０ˑ１０－３,相关系数为０．９９９６.连续测定１１份空白溶液,得出标准偏差s ,以３倍的标准偏差计算方法的检出限(３s ),铅的检出限为０．０２１m g L －１.陕西华阳川铀矿原矿中铅的质量分数在０．３６％左右,经过重选后得到的流程样品中铅的质量分数在０．１％~６．０％之间.通过调节样品的称样量,保持最终待测溶液中铅的质量分数在１８．０m g L －１以内,包含在标准曲线测定范围内.２．５㊀精密度和回收试验按试验方法对实际铀铌铅矿原矿㊁精矿㊁中矿和尾矿重选流程样品中铅进行测定,每个样品平行测定９次,测定值及其相对标准偏差(R S D )见表２,并对样品进行加标回收试验,回收率结果见表２.表２㊀精密度和回收试验结果(n ＝９)T a b ．２㊀R e s u l t s o f t e s t s f o r p r e c i s i o n a n d r e c o v e r y(n ＝９)样品测定值w /％本底值ρ/(m gL －１)加标量ρ/(m gL －１)测定总量ρ/(m gL －１)回收率/％R S D/％尾矿０．１２１．２５５．００６．３１１０１４．６原矿０．３４３．２５５．００８．１７９８．４４．４中矿１．２３９．０７１０．００１８．９３９８．６１．２精矿３．５５１６．７７２０．００３６．３２９７．８１．３精矿４．５７１２．６６２０．００３３．３１１０３１．０㊀㊀由表２可知:铅的加标回收率为９７．８％~１０３％,表明对于铀铌铅矿重选流程样品中铅的测定,该方法满足国家地质矿产行业标准D Z /T０１３０－２００６要求[１４](待测元素质量分数大于１．０ˑ１０－４时,加标回收率为９５％~１０５％).本工作采用高分辨率分光系统Ｇ连续光源原子吸收光谱法测定铀铌铅矿重选流程样品中铅的含量.该方法操作简单㊁测定结果准确,用于实际样品分析,结果满意.参考文献:[１]㊀罗磊,付胜波,肖洁,等．电感耦合等离子体发射光谱法测定含重晶石的银铅矿中的铅[J ]．岩矿测试,２０１４,３３(２):２０３Ｇ２０７．[２]㊀惠小超,何升．陕西华阳川铀㊁铌㊁铅多金属矿石工艺矿物学研究[J ]．金属矿山,２０１６,４５(５):８５Ｇ９０．[３]㊀袁永海,尹昌慧,唐沈,等．E D T A 滴定法测定铅矿石中铅含量时铋的干扰及消除[J ]．理化检验Ｇ化学分册,２０１６,５２(１２):１３９７Ｇ１３９９．[４]㊀胡晓静,曾泽,黄大亮．石墨炉原子吸收光谱法测定磷矿石中微量铅[J ]．理化检验Ｇ化学分册,２００６,４２(５):３８３Ｇ３８４．[５]㊀张世龙,吴周丁,刘小玲,等．电感耦合等离子体原子发射光谱法测定多金属矿石中铁㊁铜㊁铅㊁锌㊁砷㊁锑㊁钼和镉的含量[J ]．理化检验Ｇ化学分册,２０１５,５１(７):９３０Ｇ９３３．[６]㊀彭淑香,张丽君,杨光冠,等．分散液相微萃取Ｇ连续光源Ｇ石墨炉原子吸收光谱法测定水样中痕量钴[J ]．苏州科技学院学报(工程技术版),２０１５,２８(４):１２Ｇ１７．[７]㊀叶少媚,李云松,杨秋菊,等．全自动石墨消解Ｇ连续光源原子吸收光谱法顺序测定土壤中９种金属元素[J ]．现代农业科技,２０１６(１０):１６１Ｇ１６２．[８]㊀胡玥,丁玉竹,高旭东,等．微波消解Ｇ高分辨连续光源原子吸收光谱法测定锁阳和韭菜籽中的重金属元素含量[J ]．分析测试技术与仪器,２０１６,２２(２):９０Ｇ９５．[９]㊀朱国忠,徐艳燕,庞燕,等．连续光源火焰原子吸收光谱法同时测定氢氧化钴中的镍铜锰铁钙镁钠镉[J ]．湿法冶金,２０１７,３６(４):３４６Ｇ３４９．[１０]㊀朱国忠,徐艳燕,庞燕．连续光源火焰原子吸收光谱法测定氧化镍中钴铜锌铁钙镁[J ]．冶金分析,２０１７,３７(３):４８Ｇ５２．[１１]㊀倪文山,姚明星,高小飞,等．电感耦合等离子体质谱法测定铀铌铅矿重选流程样品中铀[J ]．冶金分析,２０１７,３７(５):２５Ｇ２９．[１２]㊀岩石矿物分析编写组．岩石矿物分析[M ]．３版．北京:地质出版社,１９９１:６２４Ｇ６２５．[１３]㊀任婷,赵丽娇,曹珺,等．高分辨连续光源石墨炉原子吸收光谱法测定食品中铅㊁镉和铬含量[J ]．光谱学与光谱分析,２０１２,３２(９):２５６６Ｇ２５７１．[１４]㊀D Z /T０１３０－２００６㊀地质矿产实验室测试质量管理规范[S ]．１５１１D e t e r m i n a t i o no fL e a d i nG r a v i t y S e p a r a t i o nP r o c e s s S a m p l e s f r o m UＧN bＧP bP o l y m e t a l l i cO r e b y H i g hR e s o l u t i o nO p t i c a lM o n o c h r o m a t i c S y s t e mＧC o n t i n u u mS o u r c eA t o m i cA b s o r p t i o nS p e c t r o m e t r yZ H A N G H o n g l i１,２,３,Y A O M i n g x i n g１,２,３,X I A OF a n g１,２,３,N IW e n s h a n１,２,３,G A OX i a o f e i１,２,３∗(１．Z h e n g z h o uI n s t i t u t e o f M u l t i p u r p o s eU t i l i z a t i o no f M i n e r a lR e s o u r c e s,C A G S,Z h e n g z h o u４５０００６,C h i n a;２．C h i n aN a t i o n a lE n g i n e e r i n g R e s e a r c hC e n t e r f o rU t i l i z a t i o no f I n d u s t r i a lM i n e r a l s,Z h e n g z h o u４５０００６,C h i n a;３．K e y L a b o r a t o r y o f E v a l u a t i o na n d M u l t i p u r p o s eU t i l i z a t i o no f P o l y m e t a l l i cO r e s,M i n i s t r y o f L a n da n dR e s o u r c e s,Z h e n g z h o u４５０００６,C h i n a)A b s t r a c t:A m e t h o do fh i g hr e s o l u t i o no p t i c a lm o n o c h r o m a t i cs y s t e mＧc o n t i n u u m s o u r c ea t o m i ca b s o r p t i o n s p e c t r o m e t r y(H RＧC SA A S)w a s p r o p o s e d f o r t h e d e t e r m i n a t i o no f l e a d(P b)i n g r a v i t y s e p a r a t i o n p r o c e s s s a m p l e s o fUＧN bＧP b p o l y m e t a l l i co r e,w i t hP b２８３．３０６n m a s t h ea n a l y t i c a l l i n e．T h es a m p l e(０．０３００－０．２０００g)w a s d i s s o l v e db y a s y s t e mo fH C l(１５m L)ＧHN O３(５m L)ＧH F(１０m L)ＧH C l O４(２m L)a n dd i s p e r s e d i n１０％(φ)H C l s o l u t i o n．A s s h o w nb y t h er e s u l t s,t h ed e t e c t i o n l i m i t(３s)w a s０．０２１m g L－１．T e s t f o r r e c o v e r y w a sm a d eb y s t a n d a r da d d i t i o nm e t h o d f o rP b i ns a m p l e so fUＧN bＧP b p o l y m e t a l l i co r e,g i v i n g r e s u l t s i nt h er a n g eo f９７．８％－１０３％,w i t hR S D s(n＝９)a l l l e s s t h a n５．０％,a n d t h i s r e s u l t s f u l f i l e d t h e r e q u i r e m e n t o f t h en a t i o n a l s t a n d a r d f o r g e o l o g y a n dm i n e r a l i n d u s t r y(D Z/T０１３０－２００６)．K e y w o r d s:h i g h r e s o l u t i o n o p t i c a l m o n o c h r o m a t i c s y s t e m;c o n t i n u u m s o u r c e a t o m i c a b s o r p t i o n s p e c t r o m e t r y;UＧN bＧP b p o l y m e t a l l i c o r e;l e a d;g r a v i t y s e p a r a t i o n p r o c e s s s a m p l e２５１１。