原子吸收测定铝土矿中锰的方法探究

2022-09-10

随着工业的发展, 锰及其化合物应用于国民经济的各个领域。其中钢铁工业是最重要的领域, 用锰量占90%~95%, 主要作为炼铁和炼钢过程中的脱氧剂和脱硫剂, 以及用来制造合金。其余10%~5%的锰用于其他工业领域, 如化学工业 (制造各种含锰盐类) 、轻工业 (用于电池、火柴、印漆、制皂等) 、建材工业 (玻璃和陶瓷的着色剂和褪色剂) 、国防工业、电子工业, 以及环境保护和农牧业, 等等。总之, 锰在国民经济中具有十分重要的战略地位。同时人们对耐火材料和高铝水泥的需求越来越大。而铝土矿则是制造这些的主要原料。铝土矿是一种土状矿物, 以三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石为主要组成, 并包含数量不等的高岭石、蛋白石、赤铁矿、针铁矿等。此外, 铝土矿的用途十分广泛, 例如化学制品以硫酸盐、三水化合物及氯化铝等产品应用于造纸、纯净水、陶瓷及石油精炼方面;活性氧化铝在化学、炼油、制药工业上可作催化剂、触媒载体及脱色、脱水、脱气、脱酸、干燥等物理吸附剂。铝土矿中锰的测定一般采用原子吸收光谱法和高碘酸钾光度法。本文介绍了如铝土矿中单独需要锰的含量, 则采用盐酸、硝酸分解样品, 用盐酸作为浸提剂, 取放置澄清的溶液直接用原子吸收法测定锰的含量。此法简便、准确、快速, 适用于铝土矿中锰或氧化锰的测定。

1 实验部分

1.1 主要仪器

天平 (CP124S)

烘箱 (YLD-2000)

干燥器

100m L烧杯及小表面皿

25m L镍坩埚

坩埚钳

250m L烧杯及表面皿

玻璃棒

中速定量滤纸

100m L容量瓶

马弗炉MFLC-1/12 (天津拓至明实验仪器技术开发有限公司)

S2 AA System (Thermo) 即 (AAS-S2)

Mn空心阴极灯 (北京曙光明电子光源仪器有限公司KY-2)

1.2 试剂

盐酸 (分析纯) ;

硝酸 (分析纯) ;

氢氧化钠 (分析纯) ;

无水乙醇 (分析纯) ;

明胶 (分析纯) (1%) ;

锰的标准溶液:按原子吸收分析规程配成1mg/m L储备液。再分取相应的储备液配制成标准曲线的系列。用空气-乙炔火焰, 于波长279.5nm处测量吸光度。绘制校准曲线。

实验室用水为去离子水。

1.3 分析步骤

(1) 由于铝土矿吸水性较强, 所以所测试样应在105℃烘1~2h, 然后取出放入干燥器中冷却。

(2) 方法一:称取0.5000g干燥后的国家一级标准物质GBW07177和GBW07178各三份于100m L干净的烧杯中, 随同试样进行双份空白。加入盐酸15-20m L, 盖上小表面皿, 放于200℃左右的电热板中加热熔融3-5min, 继续加入硝酸5m L, 反应至杯底剩余2m L左右取下冷却;往烧杯中加入5m L盐酸, 放于电热板上加热溶解, 待溶解完全后, 取下冷却, 将提取液连同残渣冲入100m L容量瓶中, 稀释至刻度摇匀, 放置澄清待测。

(3) 方法二:称取0.5000g干燥后的国家一级标准物质GBW07177和GBW07178各三份于25m L镍坩埚中, 滴几滴乙醇润湿样品, 加4-5g Na OH, 放于电炉子上低温加热, 待固体融化后, 放于已升温至700℃的马弗炉中, 待温度升至700℃时计时15min; (或从低温把镍埚放入升至700℃计时) , 取出稍冷后放于250m L烧杯中, 加少许热水盖上表面皿, 待反应不剧烈后, 用坩埚钳钳起坩埚加热水提取, 提取干净后, 用少许1:1的稀盐酸冲洗镍埚, 再用热水冲洗干净即可。往上述烧杯中加30m L左右的浓盐酸, 加一支玻璃棒, 放于电热板上加热溶解, 温度不宜过高, 防止溅出。待试样蒸成湿盐状后取下。加20m L左右的浓盐酸, 煮开大概2min, 加入10m L左右的已配好的明胶 (1%) 。搅拌150下左右, 放置2h以上, 用中速定量滤纸过滤, 用5%的热盐酸冲洗, 滤液用100m L容量瓶承接, 冷却后定容待测。

(4) 上述溶液在原子吸收AAS-S2上测定, 计算锰的含量。

式中:

ρ1—从工作曲线上查得试样溶液的锰量, (μg/m L) ;

ρ1—从工作曲线上查得空白实验溶液的锰量, (μg/m L) ;

V—试料溶液总体积, (m L) ;

m—样品质量, 经吸附水校正, (g) ;

V1—分取试料溶液体积 (m L) 。

2 结果与讨论

2.1 样品前处理条件和上机条件的确定

2.1.1 样品前处理注意事项。

酸溶时注意电热板温度不宜过高, 以防样品崩溅, 使得测定结果偏低。温度也不宜过低, 以防试样不能充分溶解。

碱熔时注意温度不宜过高, 因烧杯中提取溶液体积过大, 易崩溅。蒸发至湿盐状是指析出固态盐类, 搅动盐类时烧杯底没有糨糊状物质, 盐类不再黏成一团, 而成松散状, 应正确掌握。加动物胶凝聚硅酸时, 应将动物胶溶液搅拌至与所有盐类充分接触, 包括在蒸发溶液时爬至烧杯壁上的盐类。碱熔的滤液还可作Al2O3、Fe2O3、Ti O2、Ca O、Mg O、P2O5的测定。

碱熔时加入乙醇的目的是为了让熔块易溶于近沸的水中, 容易提取。

使用原子吸收测定样品时, 一定要配备稳压器, 电压低于220v时, 从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光能量被减弱, 使得结果偏低, 影响分析质量;电压超过220v时, 光能量过强, 仪器读数极不稳定, 同样影响分析结果。