ICP－AES内标法测定铜精矿中的铅、砷、镉含量

孙克强 曹晓燕 罗 喆 利永杰

(佛山出入境检验检疫局 广东佛山 528000)

1 前言

我国铜(Cu)矿资源并不丰富，快速增长的Cu消费主要依靠进口Cu矿石。Cu矿石中一般含有微量的铅(Pb)、砷(As)、汞(Hg)、镉(Cd)等重金属元素，这些元素对人体的危害极大，是环境危险污染物。国家质量监督检验检疫总局在2006年发布了关于进口Cu精矿中As等有害元素的限量公告，要求对进口Cu精矿中重金属含量进行检测。

Cu精矿中Pb、As、Cd等重金属检测的方法有原子吸收光谱法(AAS)［1－2］、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP － AES)［3－7］、X 射线荧光光谱法(XRF)［8］等。AAS不能多元素同时检测，测试过程比较繁琐;XRF简便快速，但是试样制备比较麻烦，对于较低含量样品，测试误差较大;故本研究采用 ICP－AES测定 Cu精矿中 Pb、As、Cd元素的含量［9－10］。由于仪器的温度、电源、氩气、冷却水、峰位置、背景、稳定时间、测量时间等因素的变动都会引起信号的变化和漂移，即在某种程度上仪器的漂移难以消除［11－12］，因此，实验中以锗(Ge)元素作为内标元素，以测量相对强度补偿由于仪器因素带来的信号值漂移。结果表明:内标法的检出限、精密度、回收率均优于直接法。

2 材料与方法

2.1 材料

2.1.1 仪器

电感耦合等离子体发射光谱仪:PerkinElmer Optima 5300DV;微波消解仪:MILSTONE Ethos1;超纯水系统:Milli－Q;样品粉碎机:HY98－A，南昌市红燕实验设备制造厂。

2.1.2 试剂

Pb标准溶液(GSB G 62071－90)、As标准溶液(GSB G 62028－90)、Cd标准溶液(GSB G 62040－90)、Ge标准溶液(GSB G 62073－90):浓度均为1000mg/L;Cu精矿标准样品:YYS022－2004/YT9104;Cu基体溶液:Cu含量10000 mg/L;Fe基体溶液:Fe含量10000 mg/L;王水(HCl:HNO3=3:1);稀王水(王水:水=1:1)。

实验所用其他试剂除注明外均为优级纯，水为去离子水。

2.2 方法

2.2.1 标准溶液的配制

按照表1所示体积加入各元素标准溶液配制标液系列，加入10mL稀王水，用去离子水定容至100mL。标准溶液系列中Ge内标浓度为1mg/L，Cu和Fe含量均为500mg/L。同时配制外标法标准溶液系列，浓度与内标法标准溶液系列相同，但不加锗内标。

表1 标准溶液系列配制表

2.2.2 样品处理

样品经粉碎机粉碎后，过180目样品筛，称取0.2g样品于聚四氟乙烯罐，加入8mL王水，放置5min，用微波消解仪(参数设置见表2)消解样品。消解结束后，样品转移至100mL容量瓶，加入Ge内标(内标浓度为1mg/L)，用去离子水定容。

表2 微波消解仪升温程序

2.2.3 仪器工作参数

观察方式:轴向;工作功率:1300W;冷却气流量:15L/min;辅助气流量:0.2L/min;载气流量:0.80L/min;进样量:1.5mL/min;曝光时间 10s。

3 结果与讨论

3.1 内标元素与分析线对的选择

为了校正仪器参数波动带来的发射强度变化，A族元素以A族元素为内标，B族元素以B族元素为内标，其信号随仪器参数变化较小［11］。本研究选择Ge元素作为内标元素，Ge与Pb同族，与As、Cd也是邻族元素，理论上符合选择内标的元素。选取无谱线干扰的303.91nm线作为内标谱线;浓度为100倍检出限浓度，约为1mg/L。从仪器推荐各被测元素若干谱线中，选择干扰最少的作为分析谱线。具体见表3。

表3 元素分析谱线

3.2 检出限对比

实验中分别连续测试有内标元素的空白溶液和无内标元素的空白溶液10次，以其3倍标准偏差所对应的浓度值为各元素的检出限，添加内标后检出限优于未添加内标。结果详见表4。

表4 元素检出限

3.3 测试信号值波动性

取有内标2号标液(含量为1.0mg/L)在开机10min后开始测试，间隔10min测试1次，记录Pb、As、Cd元素的测试浓度。10min测试的样品内标元素发射强度为100%，后面测试的样品是相对于第一次发射强度的百分比，结果见表5。

表5 开机时间对发射强度的影响

从表5数据可以看出，内标元素信号值变化比例在开机后50min达到了6.1%，但经过内标元素校准后，被测元素结果值的偏差控制在0.9%，有效地减小了仪器热漂移对测量结果的影响。

3.4 加标回收率

在两组含有内标Ge元素的样品中，分别加入0.5mg/L和5.0mg/L的被测元素，测试回收率，结果详见表6。

表6 回收率测定

表6显示，该方法在两个添加水平下的回收率都偏低，可能由于样品在微波消解过程中，被测元素有微量损失。

3.5 样品分析

按照本文所述前处理方法和检测方法测试样品与Cu精矿标样(YYS022－2004/YT9104)，最终测得被测元素含量见表7。

表7 样品测定结果

比较两组数据的RSD值，可以确定内标法测试所得数据波动更小，更接近标称值。

［1］ GBT 3884.6－2000铜精矿化学分析方法 铅、锌、镉和镍量的测定［S］.

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