火焰原子吸收光谱法测定高炉尘中铟
1.实验部分
1.1主要仪器和试剂
原子吸收分光光度计(上海美析仪器有限公司);铟空心阴极灯;
铟标准储备液(北京有色金属研究总院):1000μg/mL(1mol/L硝酸介质);铟标准工作溶液(1mol/L硝酸介质):100μg/mL,取25mL铟标准储备液于250mL容量瓶中,加28mL硝酸(1+1),加水定容;氢氧化钠溶液:10mol/L。
1.2仪器工作条件
原子吸收分光光度计工作条件:波长为303.9nm;通带宽度为0.2nm;积分时间为1S;重复检测3次;燃烧器高度为9mm;乙炔流量为1.5L/min;空气流量为6L/min。
1.3实验方法
1.3.1试样的溶解
称取1.000g高炉尘样品于500mL烧杯中,加40mL盐酸,于电热板上加热至微沸,再加入8mL硝酸,保持微沸,蒸至近干,取下冷却后,加入50mL水搅拌溶解。过滤除去碳渣,清洗滤渣及滤瓶3~4次,将洗液与滤液合并。加入10mL10mol/L氢氧化钠溶液,搅拌,待样品中铁、钙、镁、锌、铅等干扰离子沉淀完全后抽滤,清洗滤渣及滤瓶3~4次,合并滤液。加热浓缩至60~70mL,滴入15mL硝酸(1+1)调pH值为1,转移至100mL容量瓶中,用水定容。
1.3.2铟空白溶液的制备
根据试样溶解过程,随试样制取空白样品。
1.3.3铟标准系列溶液的配制
分别取0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00Ml 100μg/mL的铟工作液于50mL容量瓶中,加入8mL硝酸(1+1),5mL10mol/L氢氧化钠,用水定容。配成为浓度分别为0.00、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00μg/mL的铟标准系列溶液。
1.3.4检测
在选定条件下测定标准系列溶液吸光度,作图求得其回归方程。测量空白试液和样品溶液吸光度,样品吸光度减空白值后,根据校准曲线计算试样浓度。
2.结果与讨论
2.1酸用量
用10~50mL盐酸、2~10mL硝酸进行溶样试验,结果见表1。由表1可知,加入酸过少,样品溶解不完全,导致检测结果偏低;加入酸过多,样品处理时间将增加,导致铟在高温下部分挥发,使检测结果偏低;最佳酸用量为40mL盐酸+8mL硝酸。故实验选择酸用量为40mL盐酸+8mL硝酸。
2.2碱液
采用盐酸和硝酸混合酸溶样后,高炉尘中的铟以In3+的形式存在。加碱后,形成In(OH)3。In(OH)3是两性化合物,不溶于低浓度碱,在过量的浓碱中,可被胶溶成为透明胶态溶液;在高浓度的碱中氢氧化铟溶解转变为铟酸盐[6]。不同碱液对In(OH)3的溶解度不同,也会对吸光度造成不同的影响。
分别用10mol/L氢氧化钾溶液和氢氧化钠溶液进行试验,结果表明,使用氢氧化钠溶液时的测定结果比氢氧化钾略好。这是由于钾离子比钠离子的移滞作用更加明显,氢氧化钾对吸光度产生了更多的正影响,导致使用氢氧化钾溶液的样品检测结果偏高。因此本实验选用10mol/L氢氧化钠溶液。
2.3氢氧化钠用量
使用6~20mL10mol/L氢氧化钠溶液进行试验,检测结果随氢氧化钠溶液用量的增加而升高。原因可能是以下两点:一方面,氢氧化钠溶液浓度增加,氢氧化铟的溶解度会增加,检测结果会相应提高;另一方面,引入的钠离子对吸光度产生了正影响,导致测量结果一再升高。消除此影响的方法就是在铟标准系列溶液中加入等量氢氧化钠溶液。
考虑到高浓度盐类对仪器及后续操作步骤的影响,本实验选择10mol/L氢氧化钠溶液的用量为10mL。
2.4校准曲线
在选定条件下测定铟标准系列溶液,以吸光度为纵坐标,标样浓度为横坐标绘制校准曲线。结果表明,铟质量浓度在1.00~8.00μg/mL呈良好的线性关系,其回归方程为A=0.016ρ(μg/mL)+0.0002,相关系数为r=0.9999。对于铟空白试样连续测定11次,得到标准偏差(SD)为0.0010μg/mL,进而求得本方法检出限(DL=3SD/k,其中,DL为检出限,k为校准曲线斜率)为0.19μg/mL。
2.5共存离子的影响
配制浓度为1μg/mL的铟溶液,进行铁、钠、钙、镁、铝、锌等元素对铟的影响试验。结果表明,控制铟测定值的相对误差≤5%时,10000倍的Na+,500倍的Fe3+,400倍的Ca2+,300倍的Al3+,200倍的Zn2+,50倍的Mg2+对1μg/mL铟的测定无干扰。
实验发现不经氢氧化钠预处理,直接用原子吸收光谱法测定铟时,铁、镁离子的存在对铟的检测影响较大,主要原因是铁的吸收峰在248.3nm、372.1nm、386nm,且在372.1nm处强度最大,镁在285.2nm处强度最大,二者与铟的吸收峰303.9nm位置较近,在含量较高的情况下必然对铟的吸光度造成影响,从而造成误差。此外,在溶样后加入高浓度的氢氧化钠溶液溶解氢氧化铟,同时沉淀杂质离子,带进了大量的钠离子,其存在量也对实验结果有影响。在本方法中,铁、镁可通过加氢氧化钠沉淀去除,钠的影响可通过在铟标准系列中加入等量氢氧化钠溶液相抵消。
3.样品分析
应用本方法测定不同厂家高炉尘中的铟,并在样品中加入适量铟标准工作溶液进行加标回收试验,结果见表2。
文章来源:[1]吕佳,王光明,李辽沙.火焰原子吸收光谱法测定高炉尘中铟[J].冶金分析,2011,31(06):22-25.DOI:10.13228/j.issn.1000-7571.2011.06.004.