劉 勇
(貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局七總隊(duì)輻射檢測(cè)院,貴州 貴陽 550000)
原子熒光光光度計(jì)是利用硼氫化鉀或硼氫化鈉作為還原劑,將樣品溶液中的待分析元素還原為揮發(fā)性共價(jià)氣態(tài)氫化物,然后借助載氣將其導(dǎo)入原子化器,在氬—?dú)浠鹧嬷性踊纬苫鶓B(tài)原子。通過測(cè)量熒光強(qiáng)度就可以確定樣品中被測(cè)元素的含量[1]。原子熒光光度計(jì)作為一種獨(dú)特的痕量化學(xué)分析儀器,兼有非色散系統(tǒng)、光程短、能量損失少;結(jié)構(gòu)簡單,故障率低;靈敏度高,檢出限低,與激發(fā)光源強(qiáng)度成正比;接收多條熒光譜線,適合于多元素分析;采用日盲管檢測(cè)器,降低火焰噪聲;原子化效率高,理論上可達(dá)到100%,沒有基體干擾;只使用氬氣,運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。本方法選用氯化亞錫溶液替換硼氫化鉀溶液作還原劑,從而解決了過去我們?cè)跍y(cè)定多金屬等礦物中汞含量的不穩(wěn)定。
AFS-2100雙道原子熒光光度計(jì)。汞空心陰極燈。硫酸(ρ1.84g/ml)、高氯酸(ρ1.75g/ml)、硝酸(ρ1.42g/ml)、鹽酸(ρ1.18g/ml)、過氧化氫、逆王水(硝酸+鹽酸=3+1)用時(shí)現(xiàn)配、重鉻酸鉀溶液:50g/L、氯化亞錫(SnCl2):15%、鹽酸載液:5%硫酸、高氯酸、逆王水、硝酸、鹽酸為優(yōu)級(jí)純,其他試劑為分析純。
去離子水。汞標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液(100μg/ml):稱取0.1354g二氯化汞(HgCl2)(經(jīng)烘干),置于100ml燒杯中,加入20ml硝酸(1+1),低溫加熱至溶解完全。取下冷卻后,移入1000容量瓶中,補(bǔ)加40ml硝酸(ρ1.40g/ml)以及20ml重鉻酸鉀(50g/L),用蒸餾水稀釋至刻度,搖勻。
汞標(biāo)準(zhǔn)溶液(1μg/ml):分取10ml汞標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液,置于1000ml容量瓶中,加入50ml硝酸和10ml重鉻酸鉀溶液(50/L),用蒸餾水稀釋至刻度,搖勻。
負(fù)高壓:210V;燈電流:8mA;原子化器高度:8mm;載氣(Ar)流量:300ml/min;屏蔽氣流量:800ml/min;5%鹽酸溶液為載液;氬氣瓶次級(jí)壓力:(0.2~0.3)MPa;環(huán)境溫度 :(15~35)℃;環(huán)境濕度:≤75%。
稱取0.5000g左右試樣置于50ml燒杯中,加入2ml硫酸(ρ1.84g/ml),搖勻。放置25min[注1],再加入2ml高氯酸(ρ1.75g/ml),搖勻,加入1ml過氧化氫,搖勻。放置2h以上。緩緩加入10ml逆王水(硝酸+鹽酸=3+1),蓋上表面皿,待劇烈作用減緩后,置于水浴或可控電路板上(指示溫度約160℃)加熱分解,保持1.5h。其間搖動(dòng)3次~4次。移去表面皿,將可控電爐溫度調(diào)至150℃,蒸發(fā)至體積10ml左右時(shí)取下[注2]稍冷,用少量蒸餾水吹洗表面皿和燒杯,加入0.5ml重鉻酸鉀(50g/L),移入50ml容量瓶中,用蒸餾水稀釋至刻度,搖勻澄清,同時(shí)帶兩份樣品空白。
分取0.0ml、0.1ml、0.5ml、1.0ml、2.0ml、2.5ml汞的標(biāo)準(zhǔn)溶液[注3],分別置于一組50ml容量瓶中,加入5ml硝酸(ρ1.42g/ml)和0.5ml重鉻酸鉀(50g/L),用蒸餾水稀釋至刻度,搖勻。將標(biāo)準(zhǔn)系列溶液倒入自動(dòng)進(jìn)樣器中。以汞量為橫坐標(biāo),熒光強(qiáng)度值為縱坐標(biāo),繪制工作曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)為0.9999。
注:①往樣品中加入硫酸、高氯酸、過氧化氫冷處理是利用強(qiáng)氧化劑破壞其中的有機(jī)質(zhì)。加入濃硫酸后要搖勻,放置,促使部分有機(jī)質(zhì)炭化。加完過氧化氫后,應(yīng)放置2h以上,最好能放置過夜,以便有機(jī)質(zhì)破壞完全。以免在測(cè)定時(shí)產(chǎn)生大量氣泡,影響測(cè)定結(jié)果。
②加熱應(yīng)從低溫開始緩緩上升,以免突然加熱造成樣品反應(yīng)劇烈從杯中溢出,為準(zhǔn)確控制溫度,可在電熱板上放置一杯水,插入酒精溫度計(jì),控制水溫98℃~100℃。由于汞易揮發(fā),加熱溶礦時(shí),不能蒸干。尤其是不能在電爐上蒸干。③標(biāo)準(zhǔn)溶液配制,分取標(biāo)準(zhǔn)溶液配制標(biāo)準(zhǔn)系列時(shí)可根據(jù)汞的含量調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)系列濃度。
(1)測(cè)定礦產(chǎn)中汞的含量與結(jié)果計(jì)算。將樣品澄清液倒入自動(dòng)進(jìn)樣器中,先測(cè)定樣品空白,再測(cè)定樣品中汞的含量。
m=cv/M×10-6(m為樣品的含量,M為的樣品的稱重量)結(jié)果如下表。
表1 礦物中汞的含量計(jì)算列表
(2)氯化亞錫濃度的影響。本文在配制氯化亞錫時(shí),應(yīng)先用少量50%鹽酸完全溶解,否則會(huì)降低氯化亞錫的濃度,從而降低還原能力,汞的穩(wěn)定性降低,測(cè)量結(jié)果偏差大。本文選用氯化亞錫的濃度為15%。
(3)酸度的選擇。酸度增大,溶液熒光強(qiáng)度增強(qiáng),硝酸在10%內(nèi)熒光強(qiáng)度基本穩(wěn)定。本文選用硝酸濃度為10%。
(4)重鉻酸鉀的影響。在汞元素檢測(cè)中,重鉻酸鉀充當(dāng)保護(hù)劑,以防止溶液中的汞元素因吸附或蒸發(fā)而損失。本文選用重鉻酸鉀為0.05%。
(5)實(shí)驗(yàn)容器。原子熒光實(shí)驗(yàn)所用器皿清洗要求極為嚴(yán)格,實(shí)驗(yàn)前必須將所用玻璃容器泡人15%的硝酸溶液中24h,然后用純水仔細(xì)清洗備用。特別應(yīng)注意,為避免交叉污染,用于原子熒光檢測(cè)的玻璃容器應(yīng)單獨(dú)配制酸液浸泡并及時(shí)更換,禁止與其它檢測(cè)器皿混用清洗液。
(6)載氣和屏蔽氣的影響。為保證汞的蒸汽在激發(fā)區(qū)有足夠密度和停留時(shí)間,載氣流量要適當(dāng)。流量過大會(huì)沖稀汞的蒸汽并使其在光路上停留時(shí)間較短,使靈敏度降低;而流量過小則難以迅速將汞的蒸汽帶入原子化器室,同樣降低靈敏度。本文選擇的載氣流量為300ml/min,屏蔽氣流量為800ml/min。
(7)環(huán)境因素。自然界中汞普遍存在,同時(shí)原子熒光光度計(jì)汞的檢出限比其它元素的還低一個(gè)數(shù)量級(jí),對(duì)各種干擾更為敏感,環(huán)境因素對(duì)汞的檢測(cè)有影響。本文環(huán)境溫度在(15~35)℃,濕度≤75%。
在實(shí)際生產(chǎn)中,通過采取上述措施,并選擇最佳的儀器工作條件、器皿干凈、控制好實(shí)驗(yàn)室條件,測(cè)定樣品中汞將很順利,并得出可靠測(cè)定結(jié)果。本方法可用于測(cè)定多金屬礦物中汞含量的測(cè)定。