翟銀玲

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)勘查院，河南 鄭州 453000）

隨著工業(yè)化學(xué)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，相關(guān)地質(zhì)樣品測(cè)定工作的研究逐步受到了關(guān)注，為滿(mǎn)足對(duì)地球化學(xué)勘探（化探樣品） 中金屬物質(zhì)含量的高精度測(cè)定，為相關(guān)工作的實(shí)施提供進(jìn)一步的技術(shù)指導(dǎo)與幫助。科研單位與化學(xué)研究室提出了多種可用于痕量金測(cè)定的工業(yè)技術(shù)，但對(duì)行業(yè)發(fā)展進(jìn)行深入研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)論是靈敏度，還是測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度，都相對(duì)較差[1]。

根據(jù)已有的數(shù)據(jù)，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，有學(xué)者提出了用泡沫對(duì)其進(jìn)行振蕩吸附，以實(shí)現(xiàn)對(duì)沉淀物的分離和富集。此分析方法又被稱(chēng)為泡沫塑料吸附法（AAS-800 型石墨爐原子吸收光譜法），該方法的分析速度較快，已廣泛用于各類(lèi)地質(zhì)行業(yè)化探樣品中痕量金的測(cè)定工作中，但測(cè)定的下限在0.5 ng/g 以上。由于勘察化探等新方法、新技術(shù)仍在持續(xù)更新[2]，因此，現(xiàn)有的方法在實(shí)際檢測(cè)中仍存在一定的缺陷。為進(jìn)一步降低石墨爐痕量金測(cè)定下限，提高測(cè)定結(jié)果的精密度，本文將在現(xiàn)有研究?jī)?nèi)容的基礎(chǔ)上，開(kāi)展與這方面相關(guān)內(nèi)容的深化設(shè)計(jì)，以某化學(xué)實(shí)驗(yàn)室提供的化探樣品為例，開(kāi)展石墨爐痕量金測(cè)定方法的研究[3]。

1 測(cè)定實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 儀器和主要試劑

為確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性與可靠性，在實(shí)驗(yàn)前，準(zhǔn)備本次測(cè)定實(shí)驗(yàn)所需的儀器和主要試劑，見(jiàn)表1。

表1 石墨爐痕量金測(cè)定所需的儀器和主要試劑

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，為儀器設(shè)備提供一個(gè)相對(duì)良好的作業(yè)環(huán)境。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行自吸收背景的校正處理。按照上述內(nèi)容，完成測(cè)定實(shí)驗(yàn)中所需儀器與主要設(shè)備的準(zhǔn)備。

1.2 泡沫塑料的準(zhǔn)備

完成上述處理后，將從市場(chǎng)購(gòu)置的泡沫塑料進(jìn)行簡(jiǎn)便處理。根據(jù)測(cè)定具體的實(shí)驗(yàn)需求，進(jìn)行泡沫塑料的去皮，按照0.3 g/個(gè)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)泡沫塑料進(jìn)行剪裁。準(zhǔn)備物質(zhì)的量濃度為1.0 mol/L 的鹽酸溶液，將0.3 g 的泡沫塑料放置在溶液中浸泡，浸泡時(shí)間需要達(dá)到24 h。完成浸泡后，去除溶液表面的泡沫，對(duì)其進(jìn)行漂洗處理，使泡沫塑料處于中性狀態(tài)后擠干。將擠干的泡沫塑料放置在塑料桶中，將塑料桶密封保存（防止泡沫塑料氧化），用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)操作方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)繪制

完成準(zhǔn)備工作后，進(jìn)行石墨爐加熱，為確保石墨爐加熱處理的規(guī)范性，整個(gè)過(guò)程采用自動(dòng)化程序?qū)ζ溥M(jìn)行控制。

使用專(zhuān)業(yè)的儀器設(shè)備，稱(chēng)取10 mL 含有100 μg的金標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，將其放置在容量為250 mL 的錐形容器中；在容器中加入1 mL 的FeCl3溶液；溶液充分混合后，再在容器中加入20 mL 的王水；將容器中的水搖勻。

在搖勻后的容器中加入處理過(guò)的泡沫塑料（上述放在塑料桶中的泡沫塑料）；將容器放置在振蕩器上，并對(duì)容器進(jìn)行勻速振蕩，振蕩時(shí)間控制在45 min[4]。

取出泡沫塑料，用清水沖洗干凈，確保泡沫塑料處于中性狀態(tài)后擠干，將其預(yù)先放在裝有硫脲溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%） 的容量瓶中部[5]。排出其中的氣泡，將其放在沸水中進(jìn)行解析處理，持續(xù)處理20 min；在容器仍保持加熱狀態(tài)時(shí)，取出泡沫塑料[6]。全程做試劑空白實(shí)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)空白實(shí)驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)

待溶液冷卻后，稀釋刻度，搖勻。1 mL 溶液含有100 ng 的金標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。逐步稀釋為1=5 μg 金標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。

2.2 礦石加工

樣品粒度于200 目經(jīng)干燥后，準(zhǔn)確量取10 g 的樣品，將其放置在瓷舟中。將瓷舟放置在馬弗爐中，對(duì)其進(jìn)行中溫處理，將馬弗爐的溫度升溫至650 ℃～700 ℃，保持此溫度1.5 h，通過(guò)此種方式，去除樣品中的含有硫、碳等的有機(jī)物質(zhì)，降低樣品在測(cè)定中發(fā)生分解行為對(duì)結(jié)果造成的影響[7]。

完成上述處理后，將馬弗爐上的瓷舟取下，放置在容量為250 mL 的燒杯中，將其加水濕潤(rùn)處理。在此基礎(chǔ)上，在其中加入100 mL 的1+1 王水，放置在電熱板上，對(duì)其進(jìn)行加熱；加熱后溶液發(fā)生蒸發(fā)，溶液蒸發(fā)到10 mL 時(shí)，取下加溫水近100 mL，放入泡沫塑料，置于振蕩器中振蕩45 min。以下同標(biāo)準(zhǔn)系列的分析一致，分離，富集，解析，同時(shí)做試劑空白實(shí)驗(yàn)。

3 實(shí)驗(yàn)討論與結(jié)果處理

3.1 吸附富集條件

在完成上述實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及實(shí)驗(yàn)操作后，分別移取100 ng 的標(biāo)準(zhǔn)液。通過(guò)對(duì)上述實(shí)驗(yàn)操作得到的結(jié)果進(jìn)行分析可以得出：在王水介質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí)，泡沫塑料對(duì)于金的吸附率能夠達(dá)到100%；隨著王水介質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷上升，其回收率反而呈現(xiàn)出逐漸偏低的發(fā)展趨勢(shì)[8]。因此，通過(guò)上述分析可以初步確定，對(duì)于王水介質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，應(yīng)當(dāng)設(shè)置為10%最為適宜。按實(shí)驗(yàn)分析方法，對(duì)吸附振蕩時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，對(duì)結(jié)果進(jìn)行綜合考慮，確定該分析方法的吸附振蕩時(shí)間為45 min。

對(duì)硫脲溶液進(jìn)行人為解析處理，得到解析液后，當(dāng)其質(zhì)量濃度控制在8 g/L～30 g/L 時(shí)，解析逐漸趨近于完全狀態(tài)；將其質(zhì)量濃度設(shè)置為12 g/L時(shí)，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)操作驗(yàn)證，解析體系為10 mL時(shí)，仍然可以實(shí)現(xiàn)定量解析。在解析的過(guò)程中，必須選擇在沸水中完成水浴加熱，并將其持續(xù)時(shí)間控制在20 min～30 min 范圍內(nèi)。在通常情況下，時(shí)間控制在25 min 左右；當(dāng)超過(guò)30 min 時(shí)，由于溶液開(kāi)始逐漸蒸發(fā)，因此得出的測(cè)定結(jié)果數(shù)值偏高，無(wú)法保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。在進(jìn)行了加熱分析之后，還要趁熱迅速地將泡沫塑料拿出來(lái)，不然的話(huà)，隨著溶液的溫度逐漸降低，泡沫塑料會(huì)慢慢地吸收溶液中的金，進(jìn)而使得最終得到的測(cè)定結(jié)果數(shù)值偏低，同樣無(wú)法滿(mǎn)足測(cè)定結(jié)果的精度要求。

按照上述實(shí)驗(yàn)，分取金的標(biāo)準(zhǔn)，改變FeCl3溶液的加入量，完成對(duì)金的回收實(shí)驗(yàn)。得到以下結(jié)果：隨著Fe3+加入量的增加，回收率呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)；在Fe3+加入量為160 mg 時(shí)，此時(shí)回收率達(dá)到了100.9%。由此可見(jiàn)，F(xiàn)e3+溶液加入顯著提升了泡沫塑料對(duì)金的吸附能力；而添加40 mg 以上的Fe3+后，逐步完成了對(duì)該材料的吸附，使其回收率達(dá)100%。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)以上的分析方法，確定該分析方法的Fe3+加入量為80 mg，從而確保在真實(shí)試樣溶液中對(duì)金的定量吸附。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所使用的溶液通過(guò)FeCl3·6H2O 配置而成。針對(duì)泡沫塑料對(duì)于金的吸附能力提升的原因進(jìn)行分析可以得出，可能是由于Fe3+溶液的加入促使吸附介質(zhì)的氧化條件提升，與此同時(shí)使得原本溶液當(dāng)中的Cl-離子濃度逐漸提升，對(duì)于金的吸附而言具有一定促進(jìn)作用。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)系列回收實(shí)驗(yàn)

按照實(shí)驗(yàn)分析要求，對(duì)比未經(jīng)吸附解析和經(jīng)過(guò)吸附解析的不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的金的標(biāo)準(zhǔn)系列曲線(xiàn)，見(jiàn)圖2?？梢钥闯?，與圖1 所示的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)基本重合。

圖2 未經(jīng)吸附解析和經(jīng)過(guò)吸附解析的不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的金的標(biāo)準(zhǔn)系列曲線(xiàn)對(duì)比

對(duì)圖2 中的兩條曲線(xiàn)進(jìn)行分析，從而說(shuō)明本文分析方法的吸附解析對(duì)金的回收是完全的。因此，為吸附解析標(biāo)準(zhǔn)系列和樣品繪制曲線(xiàn)趨于一致，補(bǔ)償了操作過(guò)程中“吸附—解析”一系列環(huán)節(jié)對(duì)痕量金測(cè)定的影響，使得測(cè)定結(jié)果更合理、更可靠。

3.3 背景校正方式

自吸式背景校正模式通過(guò)對(duì)樣品基質(zhì)的吸光度進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的吸光度校正。使用時(shí)，將背景校正裝置插入分光光度計(jì)和石墨爐之間，啟動(dòng)自動(dòng)背景校正程序；該裝置會(huì)自動(dòng)進(jìn)行背景測(cè)量，并計(jì)算出吸光度；然后對(duì)樣品吸光度進(jìn)行校正，以提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。在采用自吸式背景校正模式時(shí)，一段時(shí)間內(nèi)正常點(diǎn)燈；在短時(shí)間內(nèi)，過(guò)載電流點(diǎn)燈。1 s 內(nèi)重復(fù)該動(dòng)作數(shù)十次，反復(fù)進(jìn)行操作，得到正常點(diǎn)燈光譜與過(guò)載電流點(diǎn)燈光譜，見(jiàn)圖3。

圖3 正常點(diǎn)燈光譜與過(guò)載電流點(diǎn)燈光譜

由于過(guò)載電流放電出現(xiàn)自吸現(xiàn)象，因此形成過(guò)載電流點(diǎn)燈光譜。使用過(guò)載電流點(diǎn)燈得到的原子吸收分光光度計(jì)光譜，替代D2 燈光源光譜，即可實(shí)現(xiàn)自吸式背景校正。

3.4 方法驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本文分析方法的準(zhǔn)確性，按照上述實(shí)驗(yàn)的分析流程測(cè)定了GAu-2b、GAu-8a、GAu-10b、GAu-12a、GAu-14a、GAu-7b、GAu-9b、GAu-11b、GAu-13a、GAu-19a、GAu-20a 這些國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中Au 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，見(jiàn)表2?？梢钥吹剑瑴y(cè)量值和真實(shí)標(biāo)準(zhǔn)值吻合，再次確定了本文分析方法的可靠性。

表2 測(cè)量值與真實(shí)標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比表

4 結(jié)論

傳統(tǒng)的痕量金測(cè)定技術(shù)在應(yīng)用中具有流程繁瑣、勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺陷，導(dǎo)致現(xiàn)有的測(cè)定技術(shù)均無(wú)法實(shí)現(xiàn)在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的推廣使用。為解決此方面問(wèn)題，本文開(kāi)展了此次研究，通過(guò)此次研究，得到以下結(jié)論：本研究實(shí)驗(yàn)分析方法利用國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)平行測(cè)定6 次，精密度平均偏差值在8%～10%之間，準(zhǔn)確度理想，達(dá)到了國(guó)家對(duì)化探樣品的分析要求；分析方法簡(jiǎn)便、快捷，適合對(duì)痕量金的測(cè)定。