原子荧光分光光度法与原子吸收分光光度法测定铜矿石中的铜

毕贞芳，杨莹芳，郑 玄

（山东黄金地质勘查有限公司，山东 莱州 261400）

原子吸收分光光度法具备选择性强的特点。由于原子的光感带宽比较小，所以测试结果比较容易出现而且容易操作，甚至可以进行自动化检验[1]。还有反应速度快的特点，这两个特点，所以能够检测出元素内部参数的变化。原子荧光法是用荧光剂染料或者能发出强荧光的元素所产生的光来对元素进行量化检测。原子荧光法容易操作、检测出结果快、重复稳定、特殊性强、反应速度快、对设备仪器的要求不苛刻等优点，目前广泛应用于各项物质的检测工作中。

铜是一种常见的与硫共生的元素。在自然界中主要形成硫化物,在强氧化条件下形成氧化物,在上述条件满足的情况下，进行还原条件就可生成天然铜[2]。目前,在地球内已发现的铜矿物和含铜矿物种类繁多,成分复杂多变,所含元素繁多。这给其物化分析增加了困难。传统方法分析结果的过程麻烦,过程中有很多变量，对结果影响严重,分析过程产生的废料比较多且难处理,己不能满足当前挖掘和生产情况。分光光度法一般来讲操作简单，检测速度快，可以满足矿石成分检测的需求。本文对原子荧光分光光度法和原子吸收分光光度法对铜矿成分测定展开讨论。

1 原子荧光分光光度法测定铜矿石成分

1.1 实验准备

首先收集六种不同成矿机理的铜矿石，为搭建实验做准备。准备质量浓度为1%浓度的硝酸溶液。重复三次实验。精确地称量1.0000g样品，放于纳米级聚四氟乙烯的反应容器中，再加入6ml王水和4ml的浓度为30%的过氧化氢溶液，密封之后将反应容器放入微波消解仪中加热，加热过程分为三个阶段，第一阶段30分钟140℃，第二阶段30分钟160℃，第三阶段25分钟180℃，等待样品完全溶解后，取出静置至室温。将样品溶液转入容量为25ml的实验瓶中，用1%的硝酸溶液定容，将溶液摇匀备用。在实验样品的成分测定中和不含被测物质的样品回收实验中，均取0.50ml的未知检测溶液，按样品制备方法处理后测定。

1.2 实验过程

将没有记号的分子标记及富含胸腺嘧啶碱基的单链核酸分别溶解在碱性药物生物过渡剂溶液中，50℃反应5分钟，使分子标记的快速分解，加快分子标记与单链核糖核酸在监测元素还留存时生成反应物的速度。实验溶液在恢复室温的过程中，分子标记与富含胸腺嘧啶碱基的单链脱氧核糖核酸在铜存在时，通过特殊的结合形成双螺旋结构，冷却至室温，加入0.50ml浓度为1×10-5mol/l的细胞核染料溶液并在室温下反应8分钟后，对样品的荧光进行检测。在所有检测中，分子标记及脱氧核糖核酸的浓度均为1.8×10-7mol/l，铜浓度为 3.6×10-7mol/l。

铜溶液浓度不同时核酸染料及参比染料所对应的同步扫描荧光光度检测原理见图1。在没有铜存在时，核酸染料及参比染料的荧光信号都很弱；当溶液中加入铜后，核酸染料及参比染料的荧光信号都显著增强，且检测元素的含量不同时，它们所对应的发光信号都有显著的区别。由此说明，利用上述原理对铜含量检测是可行的[3]。

图1 检测原理图

过渡溶液的酸碱度既影响脱氧核糖核酸的结构生成，也能影响显色染剂的显色效果。本实验用碱性药物生物过渡剂溶液，考察不同酸碱度值的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐过渡溶液对测定结果的影响。实验结果表明，在过渡溶液的酸碱度值为7～9时，两种显色染料的荧光显示度都是先增加，然后又降低，在酸碱度值为8.2时效果最好。检测的反应时间也是影响两种细胞有机物与铜形成回旋上升结构链条的影响因素之一。设计实验检测样本的反应时长，实验结果表明，反应时间在2到10分钟内，核酸染料及参比染料的荧光强度均随着反应时间的延长而增加，当反应时间超过10分钟时，荧光显色度不再增强，说明反应在10分钟内即可完成。因此，本实验选择的反应时间为10分钟，利用光感减少法对样本进行确认。这样就可以缩短工作时长。主要是利用检测样本与被检测物质中的可反应原子触碰后，荧光元素的显色能力会减弱这一基本原理对要探测的元素含量进行测量。

2 原子吸收分光光度法测定铜矿石成分

2.1 实验准备

因为银对铜的干扰性较强，所以对含银铜矿石中铜元素的含量检测有一定的难度。目前常用原子吸收分光光度法对含银铜矿进行检测，需要解决银对铜的干扰这一问题。

在实验瓶中加入85ml铜溶液，注入浓度为8%的有机含硫化合物、硝酸溶液以及硫酸铜中性溶液，在400ml容量的玻璃容器中注入0.8ml上述铜处理溶液，分次注入20ml饱和硝酸溶液，在低于室温的温度下进行加热，边加热边加入5ml高氯酸，将加热时间控制在2分钟之内并尽量出现白烟，静置到室温，将溶液加水稀释到25ml，再次加热冒烟，静置。在恢复到室温的溶液中加入1ml浓度为8%有机含硫化合物，如果有白色固体出现，就加入浓度20%的氯化铁溶液，至白色固体消失。静置5分钟，转移至50ml的容量瓶中，定容，摇匀，静置2小时以上至沉淀完全，取上层清液，按照仪器要求进行测定。

2.2 实验过程

根据微波反应罐的容积等比例减少样品数量和加入的酸性物质的数量。考虑到实际矿物中重金属含量情况,当样品中存在有钾、钠、镁等杂质对铜矿的测定无显著影响，见表1。当这些物质的浓度超过表中浓度时,可采用标准加入法消除干扰。

表1 干扰元素参数表

用逐层加入法判断实际的实验样品是否合适，从校准曲线上查得浓度为X。再向实际试样中加入标准量s,再进行测试,吸收值为B,从校准曲线上查得浓度为y。用下式计算实验样品中的含量。

用上述公式进行干扰元素的配置，逐层配置四种不同浓度的干扰元素溶液。再准备一份空白溶液用于调整浓度,在相同测定条件下逐个测试光的吸收度,用加入实际溶液浓度为横坐标,相应的光吸收数值为纵坐标构建平面直角坐标系,生成的曲线反向延长和横轴的交点即为试样溶液中没有检测的元素的浓度。未检测元素浓度与对应吸光度的关系,见下图：

图2 元素浓度与吸光度关系表

将等量的硝酸钙，氯化镁，硝酸镁和氯化铯分别按上述实验要求加入，经过对比试验表明,硝酸钙和氯化钙的抗银干扰效果比较好,且具有较高的反应度,并且能够自动删除对上一物质的反应记忆。硝酸镁和氯化铯没有提高反应度,经多次测验,它们的光感度不稳定,呈现的图像不稳定。

3 对比测定结果

原子荧光分光光度法测定铜矿石成分在酸碱值为7～9的范围内，两种荧光染料的荧光强度都是先增加，然后又降低，在酸碱度值为8.2时效果最好。反应时间在2到10分钟内，核酸染料及参比染料的荧光强度均随着反应时间的延长而增加，当反应时间超过10分钟时，荧光强度趋于稳定，说明反应在10分钟内即可完成。原子吸收分光光度法测定铜矿石中铜，消除银干扰硝酸钙和氯化钙的效果比较好,具有较高的反应度,并且能够自动删除对上一物质的反应记忆。综上，针对铜矿石中的不同成分，两种方法有各自的好处和弊端，实际工作中可以适当的结合起来使用。

4 结语

随着工业经济的不断发展，铜矿行业在经济发展中的地位越来越重要。铜矿中的非铜元素的种类很多，所以对铜矿样品中铜进行化学定量检测有一定难度。本文分别讨论了用原子吸收分光光度法和原子荧光光度分析法检测铜矿中的铜，两种方法检测要求条件，样品处理方法不同，各有利弊。希望本文的实验思想可以为矿产业的发展提供新思路。