高偉，邢化冰

(1.國(guó)家再生有色金屬橡塑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，安徽阜陽(yáng) 236000； 2.阜陽(yáng)市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，安徽阜陽(yáng) 236000)

火焰原子吸收光譜法測(cè)定粗鋅中的銅*

高偉1，邢化冰2

(1.國(guó)家再生有色金屬橡塑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，安徽阜陽(yáng) 236000； 2.阜陽(yáng)市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，安徽阜陽(yáng) 236000)

建立火焰原子吸收光譜法測(cè)定粗鋅中的銅含量。采用硝酸-酒石酸溶解樣品，并以其為測(cè)定溶液介質(zhì)，檢測(cè)波長(zhǎng)為324.7 nm，以水為參比，采用空氣-乙炔火焰以原子吸收光譜儀進(jìn)行測(cè)定。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，銅的質(zhì)量濃度在0.10～2.50 μg／mL范圍內(nèi)與吸光度有良好線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.999 7，方法檢出限為0.01 μg／mL。測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.0%～3.0%(n=11)，樣品加標(biāo)回收率為97%～102%。該方法具有靈敏度高，干擾少，重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)，適用于銅含量在0.001%～0.50%之間的粗鋅中銅的測(cè)定。

火焰原子吸收光譜法；粗鋅；銅

金屬鋅具有良好的壓延性、耐磨性、抗腐蝕性、鍛造性和常溫機(jī)械性，能與多種金屬制成性能優(yōu)良的合金，被廣泛應(yīng)用于建筑、汽車、家用電器、船舶、輕工及電池等行業(yè)。粗鋅是各種鋅制品的首要原料之一。鋅合金中含有銅元素可以增加合金的硬度和強(qiáng)度，改善合金的抗磨性能，減小晶間腐蝕等作用，可用作結(jié)構(gòu)材料代替部分銅鋁合金，在工業(yè)上用途廣泛。但是粗鋅中的銅超過(guò)一定含量時(shí)，鋅合金鑄件尺寸和機(jī)械強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化，降低合金的可延伸性，因此準(zhǔn)確掌握粗鋅中銅元素的含量具有非常重要的意義。

目前國(guó)內(nèi)尚未制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定粗鋅中銅的含量。文獻(xiàn)報(bào)道中鋅合金、再生鋅原料以及含鋅礦物中銅含量的檢測(cè)方法包括X射線熒光光譜法［1］、火焰原子吸收光譜法［2-3］、電感耦合等離子發(fā)射光譜法［4-7］、輝光放電光譜法［8］、伏安法［9］、毛細(xì)管電泳法［10］、滴定法［11］、電位電解法［12］、分光光度法［13-14］等，其中X射線熒光光譜法、電感耦合等離子發(fā)射光譜法、輝光放電光譜法、毛細(xì)管電泳法所需設(shè)備成本高，操作復(fù)雜；分光光度法和滴定法測(cè)量結(jié)果誤差較大且再現(xiàn)性不好；伏安法無(wú)法滿足銅含量較大的樣品測(cè)定；電解法在實(shí)際操作中耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，靈敏度低；火焰原子吸收光譜法可同時(shí)滿足快速，簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確，檢測(cè)范圍寬，實(shí)驗(yàn)代價(jià)小，所需儀器造價(jià)低，可操作性強(qiáng)，重現(xiàn)性好的特點(diǎn)。筆者根據(jù)粗鋅中元素成分復(fù)雜的特性，采用硝酸-酒石酸溶液溶解樣品，在混酸體系中，采用火焰原子吸收光譜法對(duì)樣品中的銅進(jìn)行測(cè)定。該方法便捷，準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好，適用于粗鋅中銅含量在0.001%～0.50%之間的粗鋅中銅的測(cè)定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

原子吸收分光光度計(jì)：ZEEnit700P型，波長(zhǎng)范圍為190～900 nm，配銅空心陰極燈，光譜帶寬四擋切換，單雙光束自動(dòng)切換，氘燈扣背景，德國(guó)耶拿分析儀器股份公司；

電子天平：BSA224S型，感量0.000 1 g，賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司

純銅：純度不低于99.98%，山西太鋼技術(shù)中心；硝酸：優(yōu)級(jí)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；D-L酒石酸：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。

1.2 溶液配制

硝酸-酒石酸混合溶液：稱取50 gD-L酒石酸于500 mL燒杯中，加入硝酸溶液(1+1)攪拌至溶解完全，用硝酸溶液(1+1)稀釋至標(biāo)線，混勻，待用。

銅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：精確稱取1.000 g純銅于250 mL燒杯中，加入30 mL硝酸溶液(1+1)，低溫加熱至完全溶解，煮沸至除去氮的氧化物，冷卻，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，混勻，得質(zhì)量濃度為1 mg／mL的銅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液。

銅標(biāo)準(zhǔn)使用液：移取10.00 mL銅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液置于200 mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，混勻，得質(zhì)量濃度為50 μg／mL的銅標(biāo)準(zhǔn)使用液。

銅系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：分別移取0.00，0.20，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00 mL 銅標(biāo)準(zhǔn)使用液于 7 只100 mL容量瓶中，加入10 mL硝酸-酒石酸混合溶液，以水稀釋至標(biāo)線，混勻，配制成銅質(zhì)量濃度為0.00，0.10，0.50，1.00，1.50，2.00，2.50 μg／mL 的 系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，待測(cè)。

1.3 儀器工作條件

檢測(cè)波長(zhǎng)：324.7 nm；燈電流：2.0 mA；光譜通帶寬度：1.2 nm；燃燒器高度：4 mm；燃?xì)猓阂胰玻髁繛?0 L／h；讀數(shù)時(shí)間：3 s。

1.4 樣品處理

準(zhǔn)確稱取2.00 g試樣于250 mL燒杯中，在室溫條件下，緩慢加入20 mL硝酸-酒石酸混合溶液，蓋上表皿，待劇烈反應(yīng)后，低溫電加熱樣品溶解至清亮，取下稍冷。用少量水吹洗表皿及杯壁，繼續(xù)加熱至微沸，取下冷卻，移入200 mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，混勻，待測(cè)。

根據(jù)試樣的銅含量，選擇不同的試樣溶液取樣量、混酸添加量及稀釋體積見(jiàn)表1。按照表1分取一定量的試樣溶液于100 mL容量瓶中，加入一定量硝酸-酒石酸混合溶液，用水稀釋至標(biāo)線，混勻。隨同試樣做試劑空白。

表1 取樣量、添加量及稀釋體積

1.5 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線繪制

在1.3儀器工作條件下，以水為參比，對(duì)銅系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行測(cè)定。以銅的質(zhì)量濃度(c)為橫坐標(biāo)，吸光度(A)為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 硝酸-酒石酸混合溶液溶液用量的選擇

在配制質(zhì)量濃度為1.0 μg／mL的銅標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，加入不同的硝酸-酒石酸混合溶液，考察其對(duì)銅吸光度的影響，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，當(dāng)硝酸-酒石酸混合溶液為0～20 mL時(shí)，銅的吸光度基本一致。綜合考慮儀器腐蝕、分析成本和待測(cè)成分的穩(wěn)定性等因素，選擇10 mL硝酸-酒石酸混合溶液。

表2 硝酸-酒石酸混合溶液溶液用量對(duì)吸光度的影響

2.2 鋅基體干擾試驗(yàn)

粗鋅中鋅含量一般為90.0%～99.5%，鋅基體溶液中鋅的質(zhì)量濃度不超過(guò)10 mg／mL?？疾熹\質(zhì)量濃度分別為 0.0，1.0，5.0，10.0 mg／mL 時(shí)對(duì) 1.0 μg／mL銅標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度的影響，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，鋅含量不大于10.0 mg／mL時(shí)，銅的吸光度基本一致，鋅對(duì)測(cè)定結(jié)果無(wú)干擾。

表3 鋅基體干擾試驗(yàn)結(jié)果

2.3 共存元素干擾試驗(yàn)

粗鋅中含有 Pb，F(xiàn)e，Sb，As，Cd，Sn等多種共存元素與少量Ge，In等元素。在銅質(zhì)量濃度為1.0 μg／mL，鋅基體溶液質(zhì)量濃度為 0.0，0.5，5.0，10.0 mg／mL，Pb，F(xiàn)e，Sb，As，Cd，Sn，Ge，In共存元素按照加入最大量分別為 500，100，50，50，200，50，50，50 μg／mL，針對(duì)粗鋅中共存元素進(jìn)行干擾測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，粗鋅中共存元素不超過(guò)上述量，采用火焰原子吸收光譜法測(cè)定銅，其共存元素對(duì)測(cè)定結(jié)果基本無(wú)影響。

表3 共存元素干擾試驗(yàn)結(jié)果

2.4 線性方程及檢出限

按1.5方法繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，線性方程為A=0.289 1c+0.004 2，相關(guān)系數(shù)為0.999 7。對(duì)質(zhì)量濃度(c)為0.5 μg／mL的銅標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定10次，吸光度的平均值(A)為0.068 1，標(biāo)準(zhǔn)偏差(s)為0.000 759。按DL=csk／A(k=2)［15］計(jì)算方法檢出限為 0.01 μg／mL。

2.5 精密度試驗(yàn)

取4組含銅量不同的粗鋅樣品，按照1.4方法處理，在1.3儀器工作條件下分別重復(fù)測(cè)定11次，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.0%～3.0%，表明該法精密度。

表4 精密度試驗(yàn)結(jié)果 %

2.6 加標(biāo)回收試驗(yàn)

分別稱取1#和2#粗鋅試樣2.00 g，添加一定量的1 mg／mL銅標(biāo)準(zhǔn)溶液，對(duì)其進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可知，樣品的加標(biāo)回收率為97%～102%，表明該方法可滿足分析要求。

表5 回收試驗(yàn)結(jié)果 %

2.7 準(zhǔn)確度試驗(yàn)

由于市場(chǎng)上粗鋅標(biāo)準(zhǔn)樣品較少，因此試驗(yàn)選擇3組鋅合金標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，用本實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定其銅含量，結(jié)果見(jiàn)表6。由表6可知，本法測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值基本一致，表明該方法準(zhǔn)確度較高。

表6 方法比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果 %

3 結(jié)語(yǔ)

采用硝酸-酒石酸溶解樣品，并以其為測(cè)定溶液介質(zhì)，使用火焰原子吸收光譜法測(cè)定粗鋅樣品中的銅含量。該方法操作簡(jiǎn)單，靈敏度高，干擾少，重現(xiàn)性好，可滿足粗鋅中銅的檢測(cè)要求。

［1］馮秀梅，李穎，陸筱彬，等. X射線熒光光譜法測(cè)定鋅合金中銅和銅［J］.冶金分析，2015，35(5)： 63-66.

［2］李麗容.原子吸收法測(cè)定鋅合金中銅、鉛、鐵、鎘元素［J］.冶金從刊，1996(1)： 33-36.

［3］潘海燕，陸梅.原子吸收法測(cè)定土壤中銅和鋅的不同消解方法比較［J］.貴州環(huán)?？萍迹?004，10(4)： 45-46.

［4］袁秀茹,談建安，王建波，等. ICP-AES法測(cè)定銅鎳礦、鉛鋅礦中銅、鎳、鉛鋅、鈷［J］.分析測(cè)試技術(shù)與儀器，2009，15(1)： 47-50.

［5］蘇春風(fēng).電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測(cè)定再生鋅原料中銅、鉛、銅、銦、鎘、砷、鈣、鋁［J］.中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)，2016，6(1)： 53-58.

［6］馮慧林. ICP-AES法測(cè)定鉛鋅混合礦中的銅、銅、砷、鋅［J］.中國(guó)科技博覽，2016(3)： 29-30.

［7］胡璇，李躍平，石磊.基體匹配法和內(nèi)標(biāo)法-電感耦合等離子發(fā)射光譜法測(cè)定鍛造鋅合金中高含量鋁和銅光譜干擾校正的比較［J］.冶金分析，2014，34(4)： 17-20.

［8］高品，于媛君.輝光放電光譜法分析鋅合金中多元素含量［J］.鞍鋼技術(shù)，2016(3)： 36-40.

［9］馬桂云，王京平，周秋華.方波溶出伏安法測(cè)定蔬菜中銅、鋅［J］.應(yīng)用化學(xué)，2005，34(9)： 573-575.

［10］韋壽蓮，嚴(yán)子軍，鄧國(guó)根，等.毛細(xì)管電泳分離檢測(cè)中草藥葉下珠中銅、鈷、鋅［J］.化學(xué)研究及應(yīng)用，2008，20(11)： 1 508-1 513.

［11］王京平，陳芳.EDTA連續(xù)滴定法測(cè)定銅連線鍍層中銅和鋅［J］.冶金分析，2005，25(3)： 61-63.

［12］姚守拙，張小騰.壓電傳感控制電位電解法快速測(cè)定鍛造鋅合金中的銅和鋅［J］.分析試驗(yàn)室，1990(1)： 30-31.

［13］潘振聲，沈銘能，潘教麥.間羥基苯氮安替比林分光光度法測(cè)定合金中微量銅［J］.冶金分析，2007，27(1)： 39-42.

［14］李開(kāi)雄，任英.鋅合金中銅的流動(dòng)注射-分光光度分析［J］.電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào)，1989(4)： 67-70.

［15］GB／T 7728-1987 火焰原子吸收光譜法通則［S］.

Determination of Copper in Crude Zinc by Flame Atomic Absorption Spectrometry

Gao Wei1, Xing Huabing2
(1. National Renewable Non-ferrous Metal Rubber Material Quality Supervision Inspection Center, Fuyang 236000, China;2. Fuyang Institute of Product Quality Supervision amp; Inspection, Fuyang 236000, China)

A method for determination of copper in crude zinc by flame atomic absorption spectrometry was developed. The samples were dissolved by nitric acid-tartaric acid, and nitric acid-tartaric acid as the medium of the determination solution, and the content of copper in crude zinc was determined by atomic absorption spectrophotometer with an air-acetylene flame at a wavelength of 324.7 nm and water as reference. Under the optimal conditions, the mass concentration of copper had a good linear relationship with absorbance in the range of 0.10-2.50 μg／mL, the correlation coefficient was 0.999 7, the detection limit was 0.01 μg／mL. The relative standard deviation of determination results were 1.0%-3.0%(n=11), and the sample recoveries were 97%-102%. The method has the advantages of high sensitivity,low interference and good reproducibility, which is suitable for determination of copper in crude zinc whose copper content between 0.001% and 0.50%.

flame atomic absorption spectrometry; crude zinc; copper

O657.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-6145(2017)06-0027-03

10.3969／j.issn.1008-6145.2017.06.006

*國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂基金項(xiàng)目(有色標(biāo)秘[2016] 41號(hào))

聯(lián)系人：高偉；E-mail： 178983626@qq.com

2017-09-28