氢化物发生–原子吸收光谱法测定铅粉中痕量砷、锑

范莉君，郭蓉，廖志海

（中国核动力研究设计院核燃料及材料重点实验室，成都 610005）

铅硼聚乙烯是一种性能优异的辐射屏蔽材料，工业纯铅粉是制造这种屏蔽材料的原料之一［1］。原材料带入的杂质元素会对材料的屏蔽性能有一定影响，因此准确测定工业纯铅粉中的各种杂质元素至关重要。其中砷、锑两种痕量元素是工业铅粉中的两种重要杂质。目前痕量砷、锑的检测方法有沉淀分离-分光光度法［2］、电感耦合等离子体原子发射光谱法［3］、原子荧光光谱法［4］、火焰原子吸收光谱法［5］等。氢化物发生-原子吸收光谱法具有抗干扰能力强，检出限低，灵敏度高等优点，广泛用于冶金、地质、环境、医药和食品等多个领域。

笔者以抗坏血酸为预还原剂，硫脲溶液为掩蔽剂，体积分数1%的硼氢化钠溶液为还原剂，待测溶液在10%的盐酸介质中，以氩气为载气，采用氢化物发生-原子吸收光谱法测定工业纯铅粉中的痕量砷、锑，测量精密度和准确度满足要求。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

原子吸收光谱仪：AA800型，配砷无极放电灯、锑无极放电灯，美国铂金埃尔默股份有限公司；

氢化物发生装置：参见文献［6］；

砷标准储备溶液：1 000 mg／L，北京纳克分析仪器有限公司；

砷标准工作溶液：将砷标准储备溶液用15%盐酸稀释并定容至100 mL，逐级稀释至100 ng／mL；

锑标准储备溶液：100 mg／L，北京纳克分析仪器有限公司；

锑标准工作溶液：将锑标准储备溶液用15%盐酸稀释并定容至100 mL，逐级稀释至100 ng／mL；

硼氢化钠溶液：1%，现用现配；

硫脲-抗坏血酸混合溶液：称取硫脲2.5 g，抗坏血酸2.5 g，用超纯水溶解，定容至50 mL，现用现配；

所有试剂为分析纯或优级纯；

实验用水为超纯水。

1.2 仪器工作条件

仪器工作条件如表1。

表1 仪器工作条件

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理

称取铅粉0.1 g，分次滴加0.5 mL提纯后的硝酸，低温加热，待铅粉完全溶解后，将溶液转移至100 mL容量瓶中，定容。分取试液5 mL于10 mL塑料定量瓶中，加入2 mL盐酸溶液（1+1），1 mL硫脲-抗坏血酸混合溶液，以高纯水定容。同时做空白溶液。放置0.5 h后进行测定。

1.3.2 样品分析

在50 mL塑料定量瓶中分别加入不同体积100 ng／mL的砷、锑标准溶液，再加入10 mL盐酸溶液(1+1)，5 mL硫脲-抗坏血酸混合溶液，分别配成0，5，10，15，20 ng／mL砷、锑混合系列标准溶液。

以1%的硼氢化钠溶液为还原剂，在优化的实验条件下分别对混合系列标准溶液、空白溶液和样品溶液进行测定。用标准曲线法计算试样中砷、锑的含量。

2 结果与讨论

2.1 酸度的选择

有研究表明，适当增加介质的酸度可以有效扩大待测元素的抗干扰范围，但酸度增加又会使溶液的吸收信号降低［7］，降低测定灵敏度。

以10 ng／mL混合标准溶液为对象，试验了盐酸浓度对测定结果的影响，测定结果见表2。由表2可知，当盐酸体积分数小于6%时，吸光度较小；当盐酸体积分数大于12%时，氢化物发生反应剧烈，新生态氢过量，测定信号不稳定，峰形开叉。最终选择体积分数为10%的盐酸溶液。

2.2 硼氢化钠溶液浓度的选择

硼氢化钠溶液的浓度直接影响砷化氢和锑化氢的生成速度。逐渐提高硼氢化钠溶液的浓度，待测元素的吸光度开始随着硼氢化钠溶液浓度的增大而增大［7］；当硼氢化钠溶液的质量浓度在0.5%～1.5%范围变化时，吸光度趋于稳定；当硼氢化钠溶液的质量浓度大于2%时，吸光度值明显下降。最终确定使用1%的硼氢化钠溶液。

表2 盐酸浓度的选择

2.3 预还原时间的选择

砷（Ⅲ）、锑（Ⅲ）的氢化物发生能力高于砷（Ⅴ）、锑（Ⅴ）［8-9］。因此在氢化物发生之前需要进行预还原。选择抗坏血酸作为预还原剂，分别以10 ng／mL砷标准溶液和10 ng／mL锑标准溶液为对象，对预还原时间进行试验，结果见表3。由表3可知，砷在室温下要还原30 min以上才能反应完全，而锑的还原时间则很短，基本不需要放置，可直接进行测定。实验选择预还原时间为30 min。

表3 预还原时间的选择试验结果

2.4 载气流量的选择

载气流量对信号有明显的影响［6］，因此载气流量的选择对于测量准确度影响较大。实验选用高纯氩气作为载气，以10 ng／mL混合标准溶液为对象，对载气流量的大小进行了条件试验。结果表明，当载气流量在400～600 mL／min时无吸收峰；当载气流量在600～1 000 mL／min时吸光度值相差不大。因此选择载气流量为800 mL／min。

2.5 干扰试验

氢化物发生-原子吸收法测定时很少有对原子化效率和背景的干扰，但若溶液中存在高含量的过渡金属元素则对氢化物形成效率产生一定的干扰。因此按实验方法对10 ng／mL砷、10 ng／mL锑混合标准溶液进行测定，当相对误差为±5%时，下列共存离子不干扰测定（以μg／mL计）：Fe2+(100)，Zn2+(300)，Mg2+(300)，Cu2+(50)，其它微量元素在加入硫脲溶液后，可有效掩蔽，不干扰测定。基体铅只有在很苛刻的条件下才能形成氢化物，因此也不干扰测定。

2.6 工作曲线及检出限

分别移取100 ng／mL的砷、锑标准溶液0.0，2.5，5.0，7.5，10.0 mL于 一 组50 mL塑 料 定 量 瓶中，各加入硫脲-抗坏血酸混合溶液5 mL，盐酸溶液（1+1）10 mL，以高纯水稀释至标线，摇匀，放置0.5 h后，在1.2仪器工作条件下分别对锑、砷的系列标准溶液进行测定，绘制工作曲线并计算线性方程。结果表明，砷、锑质量浓度x在0～20 ng／mL范围内与吸光度y线性相关，线性方程分别为y=0.005 5x+0.000 4，y=0.024 8x-0.001 3，相关系数r2分别为0.999 6和0.993 8。

按1.3实验方法测定空白溶液11次，以3倍标准差除以线性方程的斜率，计算方法的检出限，砷的检出限为0.40 ng／mL，锑的检出限为0.75 ng／mL。

2.7 精密度与回收试验

对10 ng／mL砷，10 ng／mL锑的混合标准溶液连续测定6次，测定结果见表4。由表4可知，砷、锑测定结果的相对标准偏差分别为4.96%，6.27%，表明本法精密度良好。

表4 精密度试验结果

以某批铅粉为样品，加入一定量的砷、锑混合标准溶液，按1.3实验方法进行样品处理，在1.2仪器工作条件下，在不同的时间分别进行4次加标回收试验测定，测定结果见表5。由表5可知，砷和锑的平均回收率分别为87.6%和79.3%，测量准确度可以满足要求。

2.8 样品分析

按选定的最佳实验条件，采用氢化物发生-原子吸收光谱法随机对两批铅粉进行分析测定，并将检测结果与分光光度法［10］检测结果进行比对，比对结果见表6。由表6可知，两种方法测定结果误差在允许范围内，表明本法准确、可靠。

表5 加标回收试验结果

表6 样品分析结果

3 结语

对氢化物发生-原子吸收光谱法测定铅粉中痕量砷、锑的方法进行了研究与探讨，确定了试验的最佳仪器工作参数和主要影响因素，达到了很好的分析效果。与本实验室现用的分光光度法相比，具有分析速度快，检测下限低和试剂消耗量少等优点。

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